JP6048244B2 - Printing apparatus and printing method - Google Patents
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Description
本発明は、印刷装置および印刷方法に関する。 The present invention relates to a printing apparatus and a printing method.
複数のノズルからインクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンターが知られている。インクジェットプリンターにおいては、インクを吐出する複数のノズルを備える印刷ヘッドと印刷媒体とが相対的に移動することによって、印刷が行われる。 An ink jet printer that performs printing by discharging ink from a plurality of nozzles is known. In an inkjet printer, printing is performed by a relative movement of a print head including a plurality of nozzles that eject ink and a print medium.
インクジェットプリンターにおいては、例えば、複数のノズルからなるノズル列を備える印刷ヘッドを搭載するキャリッジと印刷媒体とが相対的に移動することによって、印刷ヘッドと印刷媒体との間に気流の乱れが生じる場合がある。このような気流の乱れによって、インク滴が印刷媒体上の所望の位置からずれた位置に着弾すると、印刷された画像（印刷画像）には、例えば「風紋」のような濃度ムラなどが生ずる場合がある。このような問題に関して、特許文献１には、記録媒体の上方を移動するキャリッジと、キャリッジの底面に配列され、キャリッジが移動しているときに液体が吐出される複数の吐出口と、キャリッジの移動方向の前方に設けられ、キャリッジが移動しているときに、キャリッジの移動方向の前方に向かう気流を発生させる可動部材と、を有するインクジェット記録ヘッドを備える記録装置が開示されている。
In an inkjet printer, for example, when a carriage on which a print head including a nozzle row including a plurality of nozzles is mounted and a print medium move relative to each other, turbulence of airflow occurs between the print head and the print medium. There is. When ink droplets land on a position deviated from a desired position on the print medium due to such disturbance of the air current, density unevenness such as “wind pattern” occurs in the printed image (print image). There is. With respect to such a problem,
特許文献１記載の技術では、キャリッジの移動方向の前方に向かう気流を発生させる可動部材を設けることによって、キャリッジの移動速度に依存することなく、吐出口と記録媒体の間へ流入する気流を阻止できる。これにより、風紋を低減するための気流を安定して発生させることが可能となる。しかし、このような可動部材を印刷装置に別途設けると、印刷装置の構造が複雑になるという問題や、印刷装置の製造コストが増加するという問題がある。また、高解像度の画像を高速で印刷するために、例えば、所定の範囲を印刷するために使用されるノズルの数の増加や、インクの吐出周波数の高速化、ヘッドユニットと印刷媒体との相対的な移動速度の高速化などの対策が行われている。しかし、これらの対策を行うことによっても、ヘッドユニット周囲の気流や、ヘッドユニットから印刷媒体へ向かう気流などが発生して、風紋を生ずる場合がある。そして、印刷装置に可動部材を設けることでは、このような様々な要因によって発生する風紋を低減させることは、困難な場合がある。その他、風紋を低減可能な印刷装置においては、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。
In the technique described in
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
（１）本発明の一形態によれば、インクを用いて、印刷媒体上に、第１ドットと、第２ドットとを含む大きさの異なる複数のドットを形成可能なヘッドユニットを備える印刷装置が提供される。この形態の印刷装置は；前記第１ドットを用い、前記第２ドットを用いない第１印刷モード第１階調再現領域と；前記第１ドットと、前記第２ドットと、を用いる第１印刷モード第２階調再現領域と；を含む複数の階調再現領域を有する第１印刷モードと；前記第１ドットを用い、前記第２ドットを用いない第２印刷モード第１階調再現領域と；前記第１ドットと、前記第２ドットとを用いる第２印刷モード第２階調再現領域と；を含む複数の階調再現領域を有する第２印刷モードと、を有し；前記第１ドットは前記第２ドットよりも小さく；前記第１印刷モードの印刷速度は、前記第２印刷モードの印刷速度よりも遅く；前記第１印刷モード第１階調再現領域は、前記第２印刷モード第１階調再現領域より広い。この形態の印刷装置によれば、第１印刷モードでは、第２印刷モードよりも遅い印刷速度で、印刷が行われ、また、第２ドットを用いず第１ドットを用いて再現される階調が広い。そのため、第１印刷モードでは、高画質な印刷が行われる。また、一般的に、印刷速度が早いと、風紋は顕著になる傾向があるが、第１印刷モードよりも印刷速度が早い第２印刷モードでは、第１ドットを用い、第２ドットを用いない第１階調再現領域が狭い。すなわち、第２印刷モードでは、小さなサイズの第１ドットが用いられるのに代えて、大きなサイズの第２ドットが用いられる。よって、風紋が発生することを抑制できる。 (1) According to one aspect of the present invention, a printing apparatus including a head unit capable of forming a plurality of dots having different sizes including a first dot and a second dot on a print medium using ink. Is provided. The printing apparatus according to this aspect includes: a first printing mode that uses the first dot and does not use the second dot, a first print mode first gradation reproduction region; and the first printing that uses the first dot and the second dot. A first printing mode having a plurality of gradation reproduction areas including: a mode second gradation reproduction area; a second printing mode first gradation reproduction area using the first dots and not using the second dots; A second print mode having a plurality of gradation reproduction regions including: a first print mode and a second gradation reproduction region using the first dots; and the first dots. Is smaller than the second dot; the printing speed in the first printing mode is slower than the printing speed in the second printing mode; the first gradation reproduction area in the first printing mode is the second printing mode It is wider than one gradation reproduction area. According to the printing apparatus of this aspect, in the first printing mode, the printing is performed at a printing speed slower than that in the second printing mode, and the gradation reproduced using the first dots without using the second dots. Is wide. Therefore, high-quality printing is performed in the first print mode. In general, when the printing speed is high, the wind pattern tends to be remarkable. However, in the second printing mode in which the printing speed is faster than the first printing mode, the first dot is used and the second dot is not used. The first gradation reproduction area is narrow. That is, in the second printing mode, the second dot having a large size is used instead of the first dot having a small size. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of wind ripples.
（２）上記形態の印刷装置において、前記第１印刷モードは；前記第１ドットを用いず、前記第２ドットを用いる第１印刷モード第３階調再現領域を有し；前記第２印刷モードは；前記第１ドットを用いず、前記第２ドットを用いる第２印刷モード第３階調再現領域を有し；前記第１印刷モード第３階調再現領域は、前記第２印刷モード第３階調再現領域より狭くてもよい。この形態の印刷装置によれば、第１印刷モードでは、第１ドットを用いないで再現される階調領域を狭くした印刷を行うことができる。また、第２印刷モードでは、小さなサイズの第１ドットが用いられるのに代えて、大きなサイズの第２ドットが用いられるので、ドットの記録に用いられるノズルの数（ノズル密度）が低下する。よって、印刷媒体へドットの記録に伴う気流の発生を低減することができるので、印刷画像に風紋が発生することを抑制できる。 (2) In the printing apparatus according to the above aspect, the first printing mode includes: a first printing mode that uses the second dot without using the first dot; a third gradation reproduction region; the second printing mode. Has a third gradation reproduction area in the second printing mode that uses the second dot without using the first dot; the third gradation reproduction area in the first printing mode has the third gradation reproduction area in the second printing mode. It may be narrower than the gradation reproduction region. According to the printing apparatus of this aspect, in the first printing mode, it is possible to perform printing with a narrowed gradation region that is reproduced without using the first dot. Further, in the second print mode, instead of using the first dots having a small size, the second dots having a large size are used, so that the number of nozzles (nozzle density) used for dot recording decreases. Therefore, since it is possible to reduce the generation of airflow associated with dot recording on the print medium, it is possible to suppress the occurrence of a wind pattern on the printed image.
（３）上記形態の印刷装置において、前記第１印刷モードの前記印刷媒体と前記ヘッドユニットとの間の距離は；前記第２印刷モードの前記印刷媒体と前記ヘッドユニットとの間の距離より狭くてもよい。発明者らの実験によれば、印刷媒体とヘッドユニットとの間の距離が大きくなるほど、風紋は顕著になる傾向がある。しかし、この形態の印刷装置によれば、第１印刷モードでは、印刷媒体とヘッドユニットとの間の距離が狭いので、印刷画像に風紋が発生することを抑制できる。 (3) In the printing apparatus according to the above aspect, the distance between the print medium in the first print mode and the head unit is smaller than the distance between the print medium in the second print mode and the head unit. May be. According to the experiments by the inventors, the wind ripples tend to become more prominent as the distance between the print medium and the head unit increases. However, according to the printing apparatus of this embodiment, in the first printing mode, since the distance between the printing medium and the head unit is narrow, it is possible to suppress the occurrence of a wind pattern on the printed image.
（４）上記形態の印刷装置において、前記第１印刷モードの前記第１ドットの吐出速度は；前記第２印刷モードの前記第１ドットの吐出速度より遅くてもよい。発明者らの実験によれば、ドットの吐出速度が早くなるほど、風紋は顕著になる傾向がある。しかし、この形態の印刷装置によれば、第１印刷モードでは、吐出速度が遅いので、印刷画像に風紋が発生することを抑制できる。 (4) In the printing apparatus according to the above aspect, the discharge speed of the first dots in the first print mode may be slower than the discharge speed of the first dots in the second print mode. According to the experiments by the inventors, the higher the dot ejection speed, the more pronounced the wind pattern. However, according to the printing apparatus of this aspect, in the first printing mode, since the discharge speed is slow, it is possible to suppress the occurrence of a wind pattern on the printed image.
（５）上記形態の印刷装置において、前記第１印刷モードにおける前記印刷媒体と前記ヘッドユニットとの単位時間当たりの最大相対移動速度は；前記第２印刷モードにおける前記印刷媒体と前記ヘッドユニットとの単位時間当たりの最大相対移動速度より遅くてもよい。発明者らの実験によれば、印刷媒体とのヘッドユニットとの単位時間当たりの最大相対移動速度が早くなるほど、風紋は顕著になる傾向がある。しかし、この形態の印刷装置によれば、第１印刷モードでは、印刷媒体とヘッドユニットとの単位時間当たりの最大相対移動速度が遅いので、印刷画像に風紋が発生することを抑制できる。 (5) In the printing apparatus of the above aspect, the maximum relative movement speed per unit time between the print medium and the head unit in the first print mode is; between the print medium and the head unit in the second print mode; It may be slower than the maximum relative movement speed per unit time. According to the inventors' experiment, the higher the maximum relative movement speed per unit time between the print medium and the head unit, the more the wind pattern tends to become more prominent. However, according to the printing apparatus of this aspect, in the first printing mode, the maximum relative movement speed per unit time between the printing medium and the head unit is slow, so that it is possible to suppress the occurrence of a wind pattern on the printed image.
（６）上記形態の印刷装置において、前記第１印刷モードにおける前記ヘッドユニットからの前記インクの吐出周波数は；前記第２印刷モードにおける前記ヘッドユニットからの前記インクの吐出周波数より低くてもよい。発明者らの実験によれば、ドットの吐出周波数が高いほど、風紋は顕著になる傾向がある。しかし、この形態の印刷装置によれば、第１印刷モードではインクの吐出周波数が低いので、印刷画像に風紋が発生することを抑制できる。 (6) In the printing apparatus of the above aspect, the ink ejection frequency from the head unit in the first printing mode may be lower than the ink ejection frequency from the head unit in the second printing mode. According to the inventors' experiments, the higher the dot ejection frequency, the more pronounced the wind ripples. However, according to the printing apparatus of this aspect, since the ink ejection frequency is low in the first printing mode, it is possible to suppress the occurrence of a wind pattern on the printed image.
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部または全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部または全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。 A plurality of constituent elements of each embodiment of the present invention described above are not essential, and some or all of the effects described in the present specification are to be solved to solve part or all of the above-described problems. In order to achieve the above, it is possible to appropriately change, delete, replace with another new component, and partially delete the limited contents of some of the plurality of components. In order to solve part or all of the above-described problems or to achieve part or all of the effects described in this specification, technical features included in one embodiment of the present invention described above. A part or all of the technical features included in the other aspects of the present invention described above may be combined to form an independent form of the present invention.
本発明は、印刷装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、印刷方法や印刷装置の製造方法、印刷装置の制御方法、これらの方法、装置またはシステムの機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the printing apparatus. For example, the present invention can be realized in the form of a printing method, a printing device manufacturing method, a printing device control method, a computer program for realizing the functions of these methods, devices or systems, a recording medium on which the computer program is recorded, and the like. it can.
Ａ．実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１は、本発明の一実施形態における印刷装置としてのプリンター１０の概略構成を示す図である。本実施形態のプリンター１０は、印刷ヘッドの主走査を伴わずに印刷を行ういわゆるラインヘッド型のプリンターである。プリンター１０は、制御ユニット１００と、ヘッドユニット２００と、搬送機構３００と、を備えている。本実施形態のプリンター１０は、比較的遅い印刷速度で高画質印刷を行う第１印刷モードと、比較的早い速度で印刷を行う第２印刷モードと、によって、印刷可能である。
A. Embodiment:
A1. Device configuration:
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
ヘッドユニット２００は、複数のノズルユニット２１０を備える。ノズルユニット２１０は、隣接するノズル同士の間隔が最大印刷幅にわたって一定となるように、千鳥状に配置されている。ノズルユニット２１０は、複数のノズルを備える。複数のノズルは、印刷媒体ＲＭの搬送方向ｙと交差する媒体幅方向ｘに千鳥状に配列された、ノズル列を構成する。各ノズル列を構成する複数のノズルは、ノズル列方向に沿って千鳥状に並んで配置されている必要はなく、例えば、ノズル列方向に沿って一直線上に並んで配置されていてもよい。
The
ノズルは、ヘッドユニット２００に接続されたインクカートリッジ（図示しない）に収容されるインクを吐出する。ノズルユニット２１０は、ノズルに至る内部のインク通路に、圧電素子を備える。圧電素子は、圧電素子に印加される電圧に応じて、各ノズルから吐出するインク滴の量を制御する。こうして一吐出あたりのインク滴の量を変更することで、プリンター１０は、印刷媒体ＲＭ上に異なる種類のサイズのドットを形成することができる。本実施形態では、プリンター１０は、小ドットと中ドットと大ドットの３種類のサイズのドットを形成することができる。小ドットは本願の「第１のドット」に相当し、中ドットは本願の「第２のドット」に相当する。
The nozzles eject ink stored in an ink cartridge (not shown) connected to the
搬送機構３００は、媒体送りモーター（図示しない）と搬送ベルト（図示しない）とを備える。媒体送りモーターは搬送ベルトを駆動させる。搬送ベルトは、媒体送りモーターによる駆動によって、ヘッドユニット２００の最大印刷幅内において、上流側から下流側へ、印刷媒体ＲＭを搬送する。
The
制御ユニット１００は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとＥＥＰＲＯＭと（すべて図示しない）がバスで相互に接続されて構成されている。制御ユニット１００は、ＲＯＭやＥＥＰＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、例えば、搬送機構３００やヘッドユニット２００等のプリンター１０の各部の動作を制御する。また、制御ユニット１００は、画像取得部１０２、変換部１０４、形成部１０８、としても機能する。これらの各機能部が行う処理については後述する。なお、ＣＰＵが実現する機能の少なくとも一部は、制御ユニット１００が備える電気回路がその回路構成に基づいて動作することによって実現されてもよい。
The
Ａ２．印刷処理：
第１印刷モードがユーザによって指定された場合、制御ユニット１００は、以下の（Ａ）〜（Ｅ）を実行することによって、印刷を行う。
Ａ）第１テーブル１１１によってノズルデューティ（トータルデューティ）を決定する。
Ｂ）印刷媒体ＲＭとヘッドユニット２００との間の距離を、第２印刷モードより狭くする。
Ｃ）インクの吐出速度を、第２印刷モードより遅くする。
Ｄ）ヘッドユニット２００と印刷媒体ＲＭとの単位時間当たりの最大の相対移動速度を、第２印刷モードよりも遅くする。
Ｅ）ヘッドユニット２００からインクを吐出する吐出周波数を、第２印刷モードよりも低くする。
A2. Printing process:
When the first print mode is designated by the user, the
A) The nozzle duty (total duty) is determined by the first table 111.
B) The distance between the print medium RM and the
C) The ink ejection speed is made slower than that in the second printing mode.
D) The maximum relative moving speed per unit time between the
E) The ejection frequency for ejecting ink from the
具体的には、印刷処理は、以下の手順によって行われる。印刷処理の開始に際して、ユーザーは、印刷速度が対応づけられた印刷モードを指定する（ステップＳ１０）。本実施形態では、ユーザーは、第１の印刷モードおよび第２の印刷モードのいずれかの印刷モードを指定することができる。第２の印刷モードは、第１の印刷モードよりも速い速度で印刷を行うモードである。例えば、ユーザーは、印刷速度を重視するのであれば第２の印刷モードを指定することができ、解像度を重視するのであれば第１の印刷モードを指定することができる。 Specifically, the printing process is performed according to the following procedure. At the start of the printing process, the user designates a printing mode associated with the printing speed (step S10). In the present embodiment, the user can designate one of the first print mode and the second print mode. The second print mode is a mode in which printing is performed at a faster speed than the first print mode. For example, the user can designate the second print mode if importance is attached to the printing speed, and can designate the first print mode if importance is attached to the resolution.
ユーザーによって印刷モードが指定されると、ＣＰＵは、画像取得部１０２の処理として、プリンター１０に接続されたパーソナルコンピューター（図示しない）やプリンター１０に挿入されたメモリーカード（図示しない）等からＲＧＢ形式の画像データを取得する（ステップＳ２０）。画像データを取得すると、ＣＰＵは、変換部１０４の処理として、ＥＥＰＲＯＭに備えられた色変換ルックアップテーブル（図示しない）を用いて、ＲＧＢ形式の画像データをプリンター１０で使用するシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫの各色の階調値を表す多階調データに変換する（ステップＳ３０）。
When the print mode is designated by the user, the CPU performs RGB processing from the personal computer (not shown) connected to the
次に、ＣＰＵは、変換部１０４の処理として、選択された印刷モードに基づいて、記憶部１１０のなかからテーブルを選択する（ステップＳ４０）。変換部１０４は、第１の印刷モードが選択されている場合には、第１テーブル１１１を選択し（ステップＳ５０）、第２の印刷モードが選択されている場合には、第２テーブル１１２を選択する（ステップＳ６０）。それぞれのテーブル１１１，１１２については、後述する。ＣＰＵは、変換部１０４の処理として、選択されたテーブルに基づいて、多階調データに変換された画像データを、小ドットと中ドットと大ドットとのＯＮ／ＯＦＦデータに変換する（ステップＳ７０）。
Next, as a process of the
次に、ＣＰＵは、形成部１０８の処理として、インターレース処理を行う（ステップＳ８０）。インターレース処理を行うと、ＣＰＵは、形成部１０８の処理として、媒体送りモーター、印刷ヘッド２１０等を制御して、印刷ヘッド２１０のノズルからインクを吐出させて印刷を実行する（ステップＳ９０）。また、制御ユニット１００は、選択された印刷モードに応じて、搬送機構３００やヘッドユニット２００等の動作を制御して、上述の（Ｂ）〜（Ｅ）を実行する。
Next, the CPU performs an interlace process as the process of the forming unit 108 (step S80). When the interlace process is performed, the CPU controls the medium feed motor, the
図２は、本実施形態において記憶部１１０に記憶されている、第１テーブル１１１を示す図である。図３は、本実施形態において記憶部１１０に記憶されている、第２テーブル１１２を示す図である。それぞれのテーブルは、横軸を画像データの階調値とし、縦軸をその階調値を再現するために使用されるノズルの使用割合（ノズルＤｕｔｙ）を示すテーブルである。なお、本実施形態においては、画像データの階調値を、単数または複数の小ドットと、小ドットより大きい中ドットと、中ドットより大きい大ドットとを用いた面積階調法で再現している。本願における階調値とは、値が小さいほど薄く、値が大きいほど濃い色を表現したものであり、たとえば、黒インクで階調値が０と言った場合、黒インクを用いた面積階調により再現される色は白であり、黒インクで階調値が１００と言った場合、黒インクを用いた面積階調により再現される色は黒であり、黒インクで階調値が５０（最大値１００）と言った場合、黒インクを用いた面積階調により再現される色はグレーとなる。本願におけるノズルデューティとは、階調値１００を再現する場合に使用するノズル数を分母とし、再現しようとする階調で使用するノズル数を分子として表した値のことを指す。図２および図３中のプロファイルＳＤは小ドットのデューティを表しており、プロファイルＭＤは中ドットのデューティを表しており、プロファイルＬＤは大ドットのデューティを表している。
FIG. 2 is a diagram illustrating the first table 111 stored in the
図２に示す階調値Ｍ１（２５％）は、第１テーブル１１１を用いる第１印刷モードにおいて、中ドットが使用され始める階調値であり、階調値Ｌ１（５０％）は大ドットが使用され始める階調値である。図３に示す階調値Ｍ２（１０％）は、第２テーブル１１２を用いる第２印刷モードにおいて、中ドットが使用され始める階調値であり、階調値Ｌ２（４５％）は大ドットが使用され始める階調値である。 The gradation value M1 (25%) shown in FIG. 2 is a gradation value at which medium dots start to be used in the first printing mode using the first table 111, and the gradation value L1 (50%) is a large dot. This is the tone value that begins to be used. The gradation value M2 (10%) shown in FIG. 3 is a gradation value in which the medium dot starts to be used in the second printing mode using the second table 112, and the gradation value L2 (45%) is the large dot. This is the tone value that begins to be used.
なお、図２に示すように、第１テーブル１１１を用いる第１モードでは、階調値２５％まで、小ドットが用いられ、中ドットが用いられない。この階調値０％から２５％までは、本願の「第１印刷モード第１階調再現領域」に相当する。また、階調値２５％から階調値５０％までは、小ドットと中ドットとが用いられる。この階調値２５％から５０％までは、本願の「第１印刷モード第２階調再現領域」に相当する。また、階調値５０％から階調値７５％までは、中ドットおよび大ドットが用いられ、小ドットが用いられない。階調値５０％から階調値７５％までは、本願の「第１印刷モード第３階調再現領域」に相当する。 As shown in FIG. 2, in the first mode using the first table 111, small dots are used up to a gradation value of 25%, and medium dots are not used. The gradation values from 0% to 25% correspond to the “first printing mode first gradation reproduction region” of the present application. Small and medium dots are used from a gradation value of 25% to a gradation value of 50%. The gradation values from 25% to 50% correspond to the “first printing mode second gradation reproduction region” of the present application. Further, from a gradation value of 50% to a gradation value of 75%, medium dots and large dots are used, and small dots are not used. The gradation value from 50% to 75% corresponds to the “first print mode third gradation reproduction region” of the present application.
同様に、図３に示すように、第２テーブル１１２を用いる第２印刷モードでは、階調値１０％まで、小ドットが用いられ、中ドットが用いられない。この階調値０％から１０％までは、本願の「第２印刷モード第１階調再現領域」に相当する。また、階調値１０％から階調値４５％までは、小ドットと中ドットとが用いられる。この階調値１０％から４５％までは、本願の「第２印刷モード第２階調再現領域」に相当する。また、階調値４５％から階調値７５％までは、中ドットおよび大ドットが用いられ、小ドットが用いられない。階調値４５％から階調値７５％までは、本願の「第２印刷モード第３階調再現領域」に相当する。 Similarly, as shown in FIG. 3, in the second printing mode using the second table 112, small dots are used up to a gradation value of 10%, and medium dots are not used. The gradation values from 0% to 10% correspond to the “second printing mode first gradation reproduction region” of the present application. Small and medium dots are used from a gradation value of 10% to a gradation value of 45%. The gradation values from 10% to 45% correspond to the “second printing mode second gradation reproduction region” of the present application. Further, from a gradation value of 45% to a gradation value of 75%, medium dots and large dots are used, and small dots are not used. The gradation value from 45% to 75% corresponds to the “second printing mode third gradation reproduction region” of the present application.
図２と図３とを比較すると、第２テーブル１１２における階調値Ｌ２（４５％）は、第１テーブル１１１における階調値Ｌ１（５０％）よりも低い。また、第２テーブル１１２において中ドットが使用され始める階調値Ｍ２（１０％）は、第１１テーブル１１１において中ドットが使用され始める階調値Ｍ１（２５％）よりも低い。 Comparing FIG. 2 with FIG. 3, the gradation value L2 (45%) in the second table 112 is lower than the gradation value L1 (50%) in the first table 111. The gradation value M2 (10%) at which the medium dot starts to be used in the second table 112 is lower than the gradation value M1 (25%) at which the medium dot starts to be used in the eleventh table 111.
さらに、第１テーブル１１１における小ドットのデューティのピークＳＰ１はおおよそ１００％であるのに対し、第２テーブル１１２における小ドットのデューティのピークＳＰ２はおおよそ４０％である。また、第１テーブル１１１における中ドットのデューティのピークＭＰ２はおおよそ１００％であるのに対し、第２テーブル１１２における中ドットのデューティのピークＭＰ２はおおよそ４０％である。すなわち、第２テーブル１１２における小ドットのデューティのピークＳＰ２は、第１テーブル１１１における小ドットのデューティのピークＳＰ１よりも低い。また、第２テーブル１１２における中ドットのデューティのピークＭＰ２は、第１テーブル１１１における中ドットのデューティのピークＭＰ１よりも低い。そのため、小ドットが最も多く記録されている階調値を単位面積あたりにおいて比較すると、第２印刷モードでは、第１印刷モードよりも小ドットが少なく記録される。また、中ドットが最も多く記録されている階調値を単位面積あたりにおいて比較すると、第２印刷モードでは、第１印刷モードよりも中ドットが少なく記録される。 Further, the small dot duty peak SP1 in the first table 111 is approximately 100%, whereas the small dot duty peak SP2 in the second table 112 is approximately 40%. The medium dot duty peak MP2 in the first table 111 is approximately 100%, whereas the medium dot duty peak MP2 in the second table 112 is approximately 40%. That is, the small dot duty peak SP2 in the second table 112 is lower than the small dot duty peak SP1 in the first table 111. Further, the medium dot duty peak MP2 in the second table 112 is lower than the medium dot duty peak MP1 in the first table 111. Therefore, when the gradation values where the largest number of small dots are recorded are compared per unit area, fewer dots are recorded in the second print mode than in the first print mode. Further, when the gradation values where the most medium dots are recorded are compared per unit area, the second print mode records fewer medium dots than the first print mode.
図２と図３とを比較すると、小ドットのみを用いる第１階調再現領域では、以下の関係が成り立つ。
第１印刷モード第１階調再現領域＞第２印刷モード第１階調再現領域・・・（１）
Comparing FIG. 2 and FIG. 3, the following relationship holds in the first gradation reproduction region using only small dots.
First print mode first gradation reproduction region> second print mode first gradation reproduction region (1)
また、小ドットを用いない第３階調再現領域では、以下の関係が成り立つ。
第１印刷モード第３階調再現領域＜第２印刷モード第３階調再現領域・・・（２）
In the third gradation reproduction region that does not use small dots, the following relationship is established.
First printing mode third gradation reproduction region <second printing mode third gradation reproduction region (2)
図４は、第１テーブル１１１を用いる第１印刷モードにおける、階調値と小ドットと中ドットと大ドットのノズルデューティを合わせた合計のノズルデューティとを示す図である。図５は、第２テーブル１１２を用いる第２印刷モードにおける、階調値と合計のノズルデューティとを示す図である。図４と図５とを比較するとわかるように、印刷速度が第１印刷モードよりも早い第２印刷モードでは、合計ノズルデューティを低下させた印刷が行われる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the gradation value, the total nozzle duty that is the sum of the nozzle duties of the small dots, the medium dots, and the large dots in the first printing mode that uses the first table 111. FIG. 5 is a diagram illustrating the gradation value and the total nozzle duty in the second printing mode using the second table 112. As can be seen from a comparison between FIG. 4 and FIG. 5, in the second printing mode in which the printing speed is faster than the first printing mode, printing with a reduced total nozzle duty is performed.
本実施形態のプリンターは、比較的高速な印刷を行う第２印刷モードでは、低速な印刷を行う第１印刷モードよりも低い階調値において、小ドットに代えて中ドットが記録され始め、中ドットに代えて大ドットが記録され始める。また、第２印刷モードでは、第１印刷モードに比べて、小ドットのデューティの最大値と中ドットのデューティの最大値とが低く制限される。そのため、比較的高速な印刷を行う第２印刷モードであっても、トータルデューティが低下するので、印刷画像に風紋が発生することを抑制することができる。 In the second printing mode in which printing is performed at a relatively high speed, the printer according to the present embodiment starts to record medium dots instead of small dots at a gradation value lower than that in the first printing mode in which low-speed printing is performed. Large dots begin to be recorded instead of dots. In the second print mode, the maximum value of the small dot duty and the maximum value of the medium dot duty are limited to be lower than those in the first print mode. For this reason, even in the second print mode in which relatively high-speed printing is performed, the total duty is reduced, so that it is possible to suppress the occurrence of a wind pattern on the printed image.
また、本実施形態のプリンターは、第１印刷モードでは、さらに、（Ｂ）印刷媒体ＲＭとヘッドユニット２００との間の距離を、第２印刷モードより狭くし、（Ｃ）インクの吐出速度を、第２印刷モードより遅く制御し、（Ｄ）ヘッドユニット２００と印刷媒体ＲＭとの単位時間当たりの最大の相対移動速度を、第２印刷モードよりも遅くし、（Ｅ）ヘッドユニット２００からインクを吐出する吐出周波数を、第２印刷モードよりも低くするように制御する。これら（Ｂ）〜（Ｅ）の制御によって、印刷画像に風紋が発生することを抑制することが可能となる。そのため、高画質な印刷を行うことができる。なお、（Ｂ）〜（Ｅ）の制御によって印刷画像に風紋が発生することを抑制することが可能な理由については、以下の実験と考察により明らかとなった。
In the first printing mode, the printer of the present embodiment further reduces (B) the distance between the printing medium RM and the
Ｂ．風紋の発生とその抑制についての考察：
本発明者らは、風紋の発生とその抑制について、後述するような実験と考察とを行った。その結果、上述のような構成をとることにより、風紋の発生を抑制可能であることを見出した。
B. Considerations on the occurrence of wind ripples and their suppression:
The present inventors conducted experiments and considerations as described later on the generation and suppression of wind ripples. As a result, it has been found that the occurrence of wind ripples can be suppressed by adopting the configuration as described above.
第１章 緒言
1-1．はじめに
近年、デジタルカメラの普及に伴い、家庭で写真を出力するユーザーが急速に増えており、写真画質に対応したインクジェットプリンターの市場も拡大する一方である。銀塩写真に匹敵する画質を家庭にいながらにして簡単に手にすることも可能になった。それと同時にインクジェットプリンターは単純なパソコンの周辺機器から、ホーム写真システムを構築するための不可欠な出力機器になった。
1-1. 1. Introduction In recent years, with the spread of digital cameras, the number of users who output photos at home has increased rapidly, and the market for inkjet printers that support photographic image quality is also expanding. It has become possible to easily obtain image quality comparable to silver halide photography while at home. At the same time, inkjet printers became an indispensable output device for building home photo systems from simple personal computer peripherals.
1-2．インクジェットプリンターの高画質化と高速化
インクジェットプリンターの高画質化を実現するために、さまざまなプリンター要素技術のレベル向上が望まれる。その中に以下の要素技術は特に重要である。
（１） インク滴吐出の制御技術
A.インク滴を微小化する B.インク滴の変調技術 C.インクの吐出安定性 D.インクの吐出精度
（２） 画質処理技術 A.画像の粒状感の低減 B.広範囲、忠実な色再現 C.ハーフトーニング技術
（３） インク関連技術 A.安定吐出できるための物性（粘弾性、粘度、表面張力、濡れ性、）B.インクの信頼性、耐光性、耐水性、耐候性、保存性 C、インクの発色性、色再現範囲
（４） メディア技術 A.写真画質に対応した紙 B.インクに対する受容性、定着性、速乾性、浸透性 C.メディアの保存性
（５） メカ制御技術 A.高精度なヘッド制御機構 B.高精度な紙送り技術
1-2. Increasing the image quality and speed of inkjet printers In order to achieve higher image quality of inkjet printers, it is desirable to improve the level of various printer element technologies. Among them, the following elemental technologies are particularly important.
(1) Ink droplet ejection control technology
A. Minimize ink droplets B. Ink droplet modulation technology C. Ink ejection stability D. Ink ejection accuracy
(2) Image quality processing technology A. Reduction of image graininess B. Wide-range, faithful color reproduction C. Half-toning technology (3) Ink-related technology A. Physical properties for stable ejection (viscoelasticity, viscosity, surface tension, B. Wetability, B. Ink reliability, light resistance, water resistance, weather resistance, storage stability C, ink color development, color reproduction range (4) Media technology A. Paper for photo quality B. Acceptance for ink C. Media storage stability (5) Mechanical control technology A. High-precision head control mechanism B. High-precision paper feed technology
印刷速度の向上を実現するために以下の技術を用いることが考えられる。
（１） インク滴を高周波数で吐出する（インク高周波数の応答性が必要）。
（２） ノズル数を増やす（ノズルの配列密度を高くする）。
（３） インク滴の吐出量を広範囲で可変にする。
（４） フラッシングの回数を減らす。
（５） キャリッジの加減速領域でも印字する、あるいはキャリッジの加減速領域を減らす。
（６） 印刷するときのヘッドの走査回数を減らす。
It is conceivable to use the following technique in order to improve the printing speed.
(1) Ink droplets are ejected at a high frequency (responsiveness at a high ink frequency is required).
(2) Increase the number of nozzles (increase the nozzle arrangement density).
(3) The discharge amount of ink droplets can be varied over a wide range.
(4) Reduce the number of flushing operations.
(5) Printing is also performed in the acceleration / deceleration area of the carriage, or the acceleration / deceleration area of the carriage is reduced.
(6) Reduce the number of head scans when printing.
高速度印刷を実現するためにさまざまな技術革新が行われた。これらの技術の普及によって印刷速度は向上したがこれと同時に新たな課題ももたらした。風紋問題はその中の一つである。インク滴をより高周波数で吐出させる、ノズルを高密度化する、少Pass数で画像を印刷などの技術の投入によって風紋現象を増幅させていることは、後述の第３章からわかる。風紋は画質を大きく損なう可能性がある。高速印字を推進しながら、風紋現象を抑制できるような改善が望まれる。
まず風紋に影響するパラメーターを抽出し、風紋との関係を定性的に解析し、風紋に関する仮説を立て、これと同時に数値ミュレーションも行い、実験とシミュレーションの結果から風紋の発生条件を見つけだし、発生するメカニズムを解明すると同時に風紋現象を改善できる対策について考察する。
Various technological innovations were made to achieve high speed printing. The spread of these technologies has improved the printing speed, but at the same time brought new challenges. The wind ripple problem is one of them. It can be seen from
First, parameters that affect the wind pattern are extracted, the relationship with the wind pattern is qualitatively analyzed, a hypothesis about the wind pattern is made, and at the same time, numerical simulation is performed to find out the conditions for generating the wind pattern from the results of experiments and simulations. We will investigate the countermeasures that can improve the wind ripple phenomenon at the same time as elucidating the mechanism.
第2章．インクジェットプリンターの記録方法とインク吐出特性
本章はインクジェットプリンターの記録方法、インク、メディア及びインクの吐出特性について説明する。
2-1．インクジェットプリンターの記録方法
インクジェットの記録方法は細かいノズルからインク滴を吐出させて、被印刷体に直接付着させる方式である。その記録方法はTable2−1（図６）によって示された。インク滴を連続的に吐出し、必要なインクの運動のみを電界で制御して所定の記録体に導く連続方式と印字に必要なときだけインクを吐出させるオンデマンド方式とに分けられる。現在市販された家庭用インクジェットプリンターはほとんどオンデマンド方式であり、その中でピエゾの変形による液滴を吐出させる電気―機械変換式と熱による気泡の発生で電気―熱変換方式は主流である。ピエゾ素子を用いたインクジェットヘッドは、メニスカスやインク滴が良く制御され、インク選択の自由度が高い。
2-1. Inkjet printer recording method An inkjet recording method is a method in which ink droplets are ejected from fine nozzles and directly adhered to a printing medium. The recording method is shown in Table 2-1 (FIG. 6). It is divided into a continuous system in which ink droplets are continuously ejected and only necessary ink movement is controlled by an electric field and guided to a predetermined recording body, and an on-demand system in which ink is ejected only when necessary for printing. Currently, household inkjet printers on the market are mostly on-demand systems. Among them, the electro-mechanical conversion system that discharges droplets due to piezo deformation and the generation of bubbles by heat are the mainstream. Ink jet heads using piezo elements are well controlled for meniscus and ink droplets and have a high degree of freedom in ink selection.
2-2．インクジェットプリンターのインク
現在家庭用に用いられているインクジェットプリンターのインクは水溶性の染料インクと顔料インクがある。インクジェットインクは直径20μｍ前後の小さなノズルからインク滴として瞬時に吐出しなければならないのでさまざまな要件が必要とされる。また、インクジェット記録の高画質化技術においてインクは最終特性を決定する重要な要素である。インクジェット記録用インクに要求される特性は以下の要因が挙げられる。
A．信頼性要因
安定な印刷を行う為のインク物性（粘度、表面張力、濡れ性）。
短期、長期放置後も目詰まりしない組成。
接触材料に対するインク安定性（ヘッド、インクカートリッジその他の部材）。
インク長期保存性。
B．印刷特性要因
良好な発色性、色再現範囲。
普通紙適合性 （速乾性、カラーブリード）。
記録物の耐久性 （耐光性、耐水性、耐湿性、耐ガス性）。
2-2. Ink for inkjet printers Ink for inkjet printers currently used for household use includes water-soluble dye ink and pigment ink. Ink jet ink must be ejected instantaneously as ink droplets from a small nozzle with a diameter of about 20 μm, so various requirements are required. In addition, ink is an important factor that determines final characteristics in the technology for improving the image quality of inkjet recording. The characteristics required for the ink for ink jet recording include the following factors.
A. Reliability factor Ink physical properties (viscosity, surface tension, wettability) for stable printing.
Composition that does not clog even after being left for a short or long period.
Ink stability against contact material (head, ink cartridges and other components).
Ink long-term storage.
B. Print characteristics factor Good color development and color reproduction range.
Plain paper compatibility (quick drying, color bleed).
Durability of recorded material (light resistance, water resistance, moisture resistance, gas resistance).
染料インクと顔料インクの物性比較：
Table2-2（図７）は染料インクと顔料インクの物性値を比較する表である。染料インク、顔料インクの粘度、表面張力などの物性値に関しては大差がないことがわかる。Table2-3（図８）は顔料インクと染料インクの特性を比較する表である。
Comparison of physical properties of dye ink and pigment ink:
Table 2-2 (FIG. 7) is a table comparing physical property values of dye ink and pigment ink. It can be seen that there is no significant difference in physical properties such as viscosity and surface tension of the dye ink and pigment ink. Table2-3 (Fig. 8) is a table comparing the characteristics of pigment ink and dye ink.
従来、インクジェットプリンターの色材は主に染料インクが使用されてきた。これは染料インクが比較的信頼性を確保しやすかったこと、発色性に優れていることなどの理由による。一方、最近では顔料系インクも開発されており、耐光性、印刷適性、保存性などの点から注目されている。顔料インクは媒体に不溶である。色材である顔料分子は、粒子としてインク中に分散させることとなる。媒体に可溶な染料と異なり、粒子として存在する顔料は全ての分子が同じ環境にあるわけてはない。このため、吸収スペクトルはブロードとなり、印刷物の透明性も染料インクと比較すると低いものとなる。また、発色に関するのは粒子表面の一部の顔料にすぎないため、インク中に存在する顔料が光によって破壊されてもその一層下に存在する顔料が発色し、見かけ上退色が起こらず、優れた耐光性を発揮する。
インクジェットインクについては染料、顔料の特徴を十分理解した上でそれぞれの課題を克服し、高彩度、高発色であり、かつ耐光性、耐湿性等の保存性良好な色材の開発が進められている。
Conventionally, dye inks have been mainly used as color materials for ink jet printers. This is because the dye ink is relatively easy to ensure reliability and has excellent color developability. On the other hand, pigment-based inks have recently been developed and are attracting attention in terms of light resistance, printability, storage stability, and the like. The pigment ink is insoluble in the medium. The pigment molecules as the color material are dispersed in the ink as particles. Unlike dyes that are soluble in media, pigments that exist as particles do not have all molecules in the same environment. For this reason, the absorption spectrum is broad, and the transparency of the printed material is also lower than that of the dye ink. In addition, since only a part of the pigment on the particle surface is related to color development, even if the pigment present in the ink is destroyed by light, the pigment present underneath it is colored, and apparently fading does not occur. High light resistance.
For ink-jet inks, the color and dyeing properties of dyes and pigments are fully understood, and each problem is overcome to develop color materials with high chroma, high color development, and good storage stability such as light resistance and moisture resistance. .
2-3．インクジェットプリンターの記録メディア
インクジェット記録において高画質化を実現するために記録メディアは非常に重要な要素である。近年、高画質画像を得るために、コーティングが施された専用紙が用いられる。この場合インクはコーティング層内にトラップされ、滲みの抑制された高精細な画像が得られる。
高画質を実現するために、インクジェット記録メディアには、以下のような特性があることが望ましい。
A．真円性の高いドット形状を形成できる。
B．インク吸収性が高く、インクの吸収量に応じてOD値の幅は広く変化する。
C．プリードや色むら凝集むらを起さないインク吸収速度。
D．写真の色合いを出す光沢感。
E．高精度の搬送性。
専用紙を使うことによって高画質の画像が得られるが普通紙と比べドット径が小さいため、サテライトの着弾ずれによる風紋も普通紙より顕著に出ると考えられる。
2-3. Recording media for ink jet printers In order to achieve high image quality in ink jet recording, recording media are very important elements. In recent years, special paper with coating has been used to obtain high-quality images. In this case, the ink is trapped in the coating layer, and a high-definition image in which bleeding is suppressed is obtained.
In order to realize high image quality, it is desirable that the inkjet recording medium has the following characteristics.
A. A dot shape with high roundness can be formed.
B. The ink absorbency is high, and the width of the OD value varies widely depending on the amount of ink absorbed.
C. Ink absorption speed that does not cause pleed or uneven color aggregation.
D. Glossiness that brings out the shades of photos.
E. High precision transportability.
High-quality images can be obtained by using special paper, but since the dot diameter is smaller than that of plain paper, it is thought that wind ripples due to the landing deviation of satellites will be more prominent than plain paper.
2-4．インクジェットプリンターのインク吐出特性
インクジェット記録において、インク滴はプリンターヘッドノズル径約20μmの微細領域で0.2ms以下のタイムスケールで形成される。形成されるインク滴の形状は印字品質に影響を及ぼす。
Table2-2（図７）に示したようにインクジェットインクの粘度は３〜4mPa.s程度で表面張力は20〜40mN/m程度である。インク滴の形成過程は極めて短時間であり、従ってインクの吐出特性を究明するため、インクのタイムスケールの短いダイナミックな性質がとても重要となる。一般にインクジェットインクのような低粘度液体はニュートン流体と見なして差し支えないが、高速現象では対応するタイムスケールの動的粘弾性の影響を無視することはできない、ノズルから吐出する動作形態からはインクの伸張粘度も関係していくと考えられる。
本章は上記のようなヘッド特性、インクの物性を踏まえた上で、ノズルから吐出されたインク滴の運動、サテライトの形成、受ける力の変化について詳しく検討し、数値シミュレーションするときの基礎データとする。
2-4. Ink ejection characteristics of an ink jet printer In ink jet recording, ink droplets are formed in a fine region of a printer head nozzle diameter of about 20 μm on a time scale of 0.2 ms or less. The shape of the ink droplets formed affects the print quality.
As shown in Table 2-2 (FIG. 7), the viscosity of the inkjet ink is about 3 to 4 mPa.s, and the surface tension is about 20 to 40 mN / m. The ink droplet formation process is extremely short, and therefore, the dynamic nature of the ink time scale is very important in order to investigate the ink ejection characteristics. In general, low-viscosity liquids such as inkjet inks can be regarded as Newtonian fluids, but the influence of dynamic viscoelasticity on the corresponding time scale cannot be ignored in high-speed phenomena. It is thought that the extensional viscosity is also related.
This chapter considers the head characteristics and ink properties as described above, examines in detail the movement of ink droplets ejected from nozzles, the formation of satellites, and changes in received force, and uses them as basic data for numerical simulations. .
2-4-1．インク滴の吐出と着弾
インクジェットプリンターは、紙面から約１〜２mm離れたところ(PG)でヘッドを搭載したキャリッジを左右(主走査方向)に一定のスピードで移動しながらインク滴を吐出し印刷を行う。従って、Figure2-1（図９）に示したようにインク滴が吐出された地点からキャリッジ移動方向に少しずれた紙面の上に着弾する。
ここでインク滴のキャリッジ移動方向への着弾ずれについて以下の式を用いて検討する。
2-4-1. Ink droplet ejection and landing Inkjet printers print ink by ejecting ink droplets while moving the carriage with the head to the left and right (main scanning direction) at a constant speed about 1 to 2 mm away from the paper surface (PG). Do. Accordingly, as shown in FIG. 2-1 (FIG. 9), the ink lands on a paper surface slightly shifted in the carriage movement direction from the point where the ink droplet is ejected.
Here, the landing deviation of the ink droplets in the carriage movement direction is examined using the following equation.
着弾するまでの時間Tは、以下の式（２−１）によって表される。 The time T until landing is represented by the following equation (2-1).
インクの吐出位置と着弾位置のずれは、以下の式（２−２）によって表される。 The deviation between the ink ejection position and the landing position is expressed by the following equation (2-2).
ここで列内と列間でのインク滴の飛翔速度の差を考慮すると、インク滴の相対着弾ずれは、以下の式（２−３）によって表される。 Here, considering the difference in the flying speed of the ink droplets between the rows and between the rows, the relative landing deviation of the ink droplets is expressed by the following equation (2-3).
インク滴の着弾ずれは画質に大きく影響することはいうまでもないが、以上の計算式から相対着弾ずれに一番影響するパラメーターはインク滴の飛翔速度差である。また、インク滴の着弾ずれはキャリッジ速度、PGにも依存していることがわかる。
インク滴のキャリッジ移動方向への着弾ずれを避けるために理論上は下記の手法は有効と考えられる。
A．列内、列間のVmばらつきを小さくする。
B．PGを小さくする。
C．インクの吐出速度を早くする。
D．キャリッジ速度を遅くする。
しかし、以上の対策中において、Cについてはインクの吐出速度は速くなるとインクの飛翔状態は不安定になりがちでVmと吐出安定性のバランスを考慮する必要がある。Dについて印字速度の低下につながる。対策AとBをとるのは一番効果があると考えられる。
後で詳細に説明するがインク滴はノズルから吐出された後、メインドットとサテライトに分かれて空気粘性抵抗を受け、減速しながら着弾する。
It goes without saying that the landing deviation of ink droplets has a great influence on the image quality, but the parameter that most affects the relative landing deviation from the above calculation formula is the difference in the flying speed of the ink droplets. It can also be seen that the landing deviation of the ink droplets also depends on the carriage speed and PG.
The following method is theoretically considered to be effective in order to avoid landing deviation of ink droplets in the carriage movement direction.
A. Reduce Vm variation within and between columns.
B. Reduce PG.
C. Increase the ink ejection speed.
D. Reduce the carriage speed.
However, during the above measures, for C, if the ink ejection speed increases, the ink flying state tends to become unstable, and it is necessary to consider the balance between Vm and ejection stability. D leads to a decrease in printing speed. Taking measures A and B seems to be the most effective.
As will be described in detail later, after the ink droplets are ejected from the nozzles, the ink droplets are divided into main dots and satellites, receive air viscous resistance, and land while decelerating.
2-4-2．サテライトの形成とそのリスク
プリンターヘッドのノズルから吐出されたインクがインク滴を形成する際には、Figure2-2（図１０）のような過程を示す。吐出されたインク柱のくびれは表面張力によってノズルからの距離を追ってゆくに従って振幅が大きくなってゆき、ある位置に達するとインク滴を形成する。その際に、不必要な小径粒子が発生してしまい、この小径粒子はサテライトとよばれる。
サテライトは印刷品質を損ねるもので、その発生はインク粘度に関係する。インクの粘度が低いとインクの吐出速度は速くなり、サテライトが発生しやすくなる。逆にインク粘度が高いとサテライトの発生は抑制されるがインクの吐出速度が遅くなる。印字特性を満たすためにある程度以上のインク吐出速度を確保する必要があり、そのため、サテライトの発生を避けるのは困難だと考えられる。
サテライトは画質に以下のような影響を与えられる。
A.サテライトは本来想定した着弾位置に着弾せず、メディア上に風紋のようなパターンを形成する。
B.サテライトはミストになり、メディア上に着弾せず、機内に浮遊し、機内汚れなどの問題を起こす。
C.サテライトはメディア上に着弾しないため、設計通りのインク重量が得られないため、ベタ埋まりできなくなり、OD値にも影響する。
2-4-2. Satellite formation and its risks When ink ejected from the nozzles of the printer head forms ink droplets, the process shown in Figure 2-2 (Figure 10) is shown. The constriction of the ejected ink column increases in amplitude as the distance from the nozzle is increased due to surface tension, and when a certain position is reached, an ink droplet is formed. At that time, unnecessary small-diameter particles are generated, and these small-diameter particles are called satellites.
Satellites impair print quality, and their occurrence is related to ink viscosity. When the viscosity of the ink is low, the ink ejection speed is increased and satellites are likely to be generated. Conversely, when the ink viscosity is high, the generation of satellites is suppressed, but the ink ejection speed is slow. In order to satisfy the printing characteristics, it is necessary to secure an ink discharge speed of a certain level or more. Therefore, it is considered difficult to avoid the generation of satellites.
Satellites have the following effects on image quality:
A. Satellites do not land at the intended landing position, but form a pattern like a wind pattern on the media.
B. Satellites become mist, do not land on the media, float in the aircraft, and cause problems such as in-flight contamination.
Since C. satellite does not land on the media, the ink weight as designed cannot be obtained, so the solid cannot be filled, and the OD value is also affected.
2-4-3．インク滴の運動
(A) 空気抵抗
インク滴は、吐出された後、空気抵抗を受ける。空気抵抗には粘性抵抗（インク滴の速度に比例）と慣性抵抗(インクの速度の2乗に比例する)がある。粘性抵抗は速度が遅い物体に効き、慣性抵抗は速度に速い物体に効くと考えられる。飛翔しているインク滴ではどちらのパラメーターが支配的になっているのかについて検討した。
粘性抵抗は下記の式（２−４）によって表し、慣性抵抗は下記の式（２−５）によって表す。（インク滴を球体とする。）
2-4-3. Ink drop movement
(A) Air resistance After ink droplets are ejected, they receive air resistance. Air resistance includes viscous resistance (proportional to ink drop velocity) and inertial resistance (proportional to the square of ink velocity). It is considered that viscous resistance works on an object with a slow speed and inertial resistance works on an object with a fast speed. We examined which parameter is dominant in the flying ink droplets.
The viscous resistance is represented by the following formula (2-4), and the inertial resistance is represented by the following formula (2-5). (The ink droplet is a sphere.)
また、この傾向はインク滴の半径が小さいほど、速度が遅いほど顕著になる。 This tendency becomes more prominent as the radius of the ink droplet is smaller and the velocity is lower.
(B)インクの飛翔速度
Figure2-3（図１１）は、インク滴が受ける力を示す図である。
ニュートンの運動方程式をインク滴の運動に適用すると、下記の式（２−６）が得られる。
(B) Ink flight speed
FIG. 2-3 (FIG. 11) is a diagram showing the force that the ink droplet receives.
When Newton's equation of motion is applied to ink droplet motion, the following equation (2-6) is obtained.
ここで、以下のようにＫを定義すると、下記の式（２−７）、（２−８）が得られる。 Here, when K is defined as follows, the following formulas (2-7) and (2-8) are obtained.
この式（２−８）を積分すると、以下の式（２−９）、（２−１０）が得られる。 When this equation (2-8) is integrated, the following equations (2-9) and (2-10) are obtained.
ｔ＝０の時のインク滴の初速度を定義すると、下記の式（２−１１）のようになる。式（２−１１）を用いて吐出時間とインクの飛翔速度の関係がわかる。 When the initial velocity of the ink droplet at t = 0 is defined, the following equation (2-11) is obtained. Using Equation (2-11), the relationship between the ejection time and the flying speed of the ink can be understood.
2-4-4．メインドットとサテライトの減速
インク滴が吐出された後、サテライトとメインドットに分かれてそれぞれ減速しながらメディアに着弾する。Figure2-4（図１２）はClioのVSD3Mモードでメインドットとサテライトの減速特性を示すグラフである。
風紋シミュレーション実験を行うために、メインドットとサテライトの重量関係を把握することは必要である。インク滴の速度変化率と重量に比例関係であることからサテライトとメインドットの重量を計算することができる。
2-4-4. Deceleration of main dots and satellites After ink droplets are ejected, they are divided into satellites and main dots that land on the media while decelerating. Figure 2-4 (Figure 12) is a graph showing the deceleration characteristics of main dots and satellites in Clio's VSD3M mode.
In order to conduct a wind ripple simulation experiment, it is necessary to grasp the weight relationship between main dots and satellites. Since the speed change rate and the weight of the ink droplet are proportional, the weight of the satellite and the main dot can be calculated.
速度の変化率と重量の関係は以下の式(2-12)によって表される。 The relationship between the rate of change of speed and the weight is expressed by the following equation (2-12).
ここでメインドットとサテライトの重量の合計Mは、以下の式（２−１３）によって表される。 Here, the total M of the weights of the main dot and the satellite is expressed by the following formula (2-13).
(２−１２)式を書き換えると、以下の式（２−１４）、（２−１５）のように表される。 Rewriting the equation (2-12), the following equations (2-14) and (2-15) are obtained.
2-4-5．インク滴の飛翔状態とレイノルズ数（Re）の関係
流体力学的見地からインク滴の飛翔を検討してみると、ノズルから吐出されるインク滴の流体的な性質はインクが吐出しようとする慣性力とインクの吐出を阻止する粘性力の関係によって決まると考えられる。流体力学では慣性力と粘性力の比をレイノルズ数(Re)によって表せる。Reをもってインク滴の流体的な性質を検討できる。また、空気の流れ、流れ場における渦の形成などの問題を説明するときも使われる。
レイノルズ数(Re)は、以下の式（２−１６）によって表される。
2-4-5. Relationship between ink droplet flight state and Reynolds number (Re) From a hydrodynamic point of view, when examining ink droplet flight, the fluid properties of the ink droplets ejected from the nozzle are the inertial force that the ink tries to eject. And the viscous force that inhibits ink ejection. In fluid mechanics, the ratio of inertia force to viscous force can be expressed by Reynolds number (Re). With Re, the fluid properties of ink droplets can be examined. It is also used to describe problems such as air flow and vortex formation in the flow field.
The Reynolds number (Re) is expressed by the following equation (2-16).
定数を考慮すると、レイノルズ数(Re)は、以下の式（２−１７）のように表されることがわかる。 Considering the constant, it can be seen that the Reynolds number (Re) is expressed as in the following equation (2-17).
2-5．ミストの形成条件及び風紋とミストの関係
ミストは以下のような理由によって形成されることが考えられる。
A.縁なし印刷を行うとき、インク滴は紙上に着弾できずミストになる。
B.フラッシングするとき、インク滴はキャップに着弾できずミストになる。
C.ある駆動条件で直径の小さいサテライト、孫サテライトが形成され、キャリッジの移動によって起した空気流れの影響を受けて紙上に着弾できなくなり、ミストとしてプリンター機内に浮遊する。
ミストの機内浮遊によって以下のリスクがもたらされる。
A.機内を汚す。
B.エンコーダーを汚してキャリッジの位置を読めなくなる問題。
C.ミストは紙案内などに着弾し、インク裏移りを引き起こす。
ミスト問題は風紋問題と同様に風の流れは支配的な要素になっているため、プリンター機内の空気流れの変化を解明するのは優先課題である。
2-5. Mist formation condition and relationship between wind pattern and mist Mist is considered to be formed for the following reasons.
A. When performing borderless printing, ink droplets cannot land on paper and become mist.
B. When flushing, ink droplets cannot land on the cap and become mist.
C. A satellite having a small diameter and a grandchild satellite are formed under a certain driving condition, and cannot be landed on the paper due to the influence of the air flow caused by the movement of the carriage, and floats in the printer as a mist.
The following risks are posed by mist floating in the plane:
A. Dirty the cabin.
B. The problem that the encoder is dirty and the carriage position cannot be read.
C. Mist lands on paper guides and causes ink back-off.
In the mist problem, the wind flow is the dominant factor as in the wind ripple problem, so it is a priority to clarify the change in the air flow in the printer.
ここでサテライトが浮遊になる条件をストークスの方程式を用いて解析した、サテライトの重量と空気の粘性抵抗が同じになるとき、メディア上に向ける加速度が０になり、サテライトが浮遊になると考えられる。これらの事象については、式(２−１８)〜（２−２０）のように表される。 Here, it is considered that when the satellite weight and the air viscous resistance are the same, the conditions in which the satellite floats are analyzed using the Stokes equation, the acceleration directed on the medium becomes zero and the satellite floats. About these events, it represents like Formula (2-18)-(2-20).
6πηは定数であるため、（２−２０）式からインク滴は浮遊になる条件はｒとVmによって決められることがわかった。Vmとインク滴の半径が小さくなるとミストが形成しやすい。また、以上の式は粒子径の小さいサテライトの流れ場における挙動も適用のため、サテライトは半径小さいほど、Vmが遅いほど空気の流れに影響を受けやすく、着弾ずれになる可能性が高いと考えられる。 Since 6πη is a constant, it was found from the equation (2-20) that the conditions for ink droplets to float are determined by r and Vm. Mist tends to form when the radius of Vm and ink droplets becomes smaller. In addition, the above formula also applies to the behavior of satellites with small particle diameters, so satellites are more susceptible to air flow as the radius is smaller and Vm is slower, and there is a high possibility of landing deviation. It is done.
第3章．風紋現象の概論と定性的な解析
本章は風紋に影響するパラメーターを抽出し、定性的に解析し、解析結果から風紋現象の形成条件について検討する。
3-1 風紋現象の概略
3-1-1．風紋とは
風紋の本来の意味は風が砂の上を吹いて出来た模様と指すがインクジェットプリンターの分野ではプリンターのキャリッジ移動によってヘッド周辺の空気の流れが変化し、プリンターヘッドから吐出されたインク滴（サテライト）の飛翔軌道を変え、メディア上に特殊なパターンを形成することを意味する。
3-1 Outline of wind phenomenon
3-1-1. What is a wind ripple? The original meaning of a wind ripple is a pattern created by the wind blowing on the sand, but in the field of inkjet printers, the air flow around the head changes due to the carriage movement of the printer, and the ink ejected from the printer head This means changing the flight trajectory of the droplets (satellite) to form a special pattern on the media.
3-1-2．風紋のリスク
風紋と画質の関係に関してはドライバーを通した印字ではDutyが高いところほぼベタ埋めするため、画質に影響に少ないことが多かった。しかし、PPI/Bix系インクなどはメディア上に広がりにくく、ヘッドの吐出重量もマージンが少ない場合、高速のドラフト印字、PGを大きくして印字をするとき風紋パターンが肉眼で見える場合もあった。
3-1-2. The risk of wind ripples Regarding the relationship between wind ripples and image quality, printing with a driver often fills the area where the duty is high, so there is often little effect on image quality. However, PPI / Bix inks are difficult to spread on the media, and when the discharge weight of the head is small, the wind pattern may be visible to the naked eye when printing with high-speed draft printing or PG.
3-1-3．体表的な風紋パターン
A．サテライトの着弾ずれによる風紋
Figure3-1（図１３）に示したようにサテライトはメインドットによって構成された線の間に着弾し、風紋のパターンが形成された。
3-1-3. Body pattern
A. Wind ripples due to satellite landing deviation
As shown in Figure 3-1 (FIG. 13), the satellite landed between the lines formed by the main dots, and a wind pattern was formed.
B．メインドットに構成された線の曲がりによる風紋
Figure3-2（図１４）に示したようにメインドットによって構成された線が曲がることによって風紋が形成された。
B. Wind pattern by bending of the main dot
As shown in FIG. 3-2 (FIG. 14), a wind pattern was formed by bending a line formed by the main dots.
3-1-4．風紋現象の形成原因解明の課題
風紋はなぜ形成されたのか、現象から考えるとキャリッジの移動によって紙とヘッドの間（PG）に空気が流れ込んで、ノズルから吐出されたサテライトはこの空気の流れの影響を受け、メインドットに構成されたラインの間に着弾し、風紋パターンが構成される。
但し、上記の解釈は十分ではなく、以下の課題があると考えられる。実験解析と数値シミュレーションを通じて以下の課題について説明を行う。
A．キャリッジに移動による空気の流れはヘッドの主走査方向に吹いており、サテライトの着弾ずれはその垂直方向になっているため、その他の空気流れが存在するか、渦が形成されていない限りは風紋現象を説明できない。サテライトの着弾ずれ方向への空気流れが存在していることを証明する必要がある。
B．メインドットの曲がりが形成された理由はサテライトの着弾ずれと同じかその他の原因があるのか、証明する必要がある。
C．風紋が形成される原因は空気の流れのみによるものか、インク吐出特性との関係はどのようなものか。
3-1-4. The problem of elucidating the cause of the formation of wind ripples Considering why the wind ripples are formed, air flows between the paper and the head (PG) due to the movement of the carriage, and the satellites discharged from the nozzles Affected and landed between the lines formed on the main dots, forming a wind pattern.
However, the above interpretation is not sufficient and the following problems are considered. The following issues will be explained through experimental analysis and numerical simulation.
A. Since the air flow caused by the movement in the carriage is blowing in the main scanning direction of the head and the landing deviation of the satellite is in the vertical direction, it is a wind pattern unless other air flows exist or vortices are formed. I cannot explain the phenomenon. It is necessary to prove that there is an air flow in the direction of the landing deviation of the satellite.
B. It is necessary to prove whether the reason why the main dot curve is formed is the same as that of the landing deviation of the satellite or other causes.
C. Is the cause of the formation of wind ripples caused solely by the air flow or what is the relationship with the ink ejection characteristics?
3-2．風紋に影響するパラメーターの定性的な解析
風紋が形成される原因を究明するために、一番わかりやすい方法は現象から入手し、風紋に影響するパラメーターを選別し、風紋に対してどのような影響を与えたのか定性的に解析することである。風紋に影響するパラメーターの値を変えて実験し、パラメーターの変化による風紋の影響はわかる。風紋に影響するパラメーターが空気の流れに与える影響の推測結果から風紋と空気流れとの関係を調べることができる。
風紋パターンを定性的に評価するために、Table3-1（図１５）に示したように風紋の評価基準を作成した。
3-2. Qualitative analysis of parameters affecting wind ripples The most straightforward method to determine the cause of wind ripple formation is to obtain from the phenomenon, select the parameters that affect wind ripples, and what effect they have on wind ripples It is to qualitatively analyze whether it was given. Experiments with changing the value of the parameter that affects the wind pattern, the effect of the wind pattern due to the change of the parameter can be understood. The relationship between the wind pattern and the air flow can be investigated from the estimation result of the effect of the parameter affecting the wind pattern on the air flow.
In order to qualitatively evaluate the wind pattern, a wind pattern evaluation standard was created as shown in Table 3-1 (FIG. 15).
3-2-1．PGと風紋の関係
Table3-2（図１６）に示したようにPGの増加に伴い、風紋現象は顕著になる傾向である。この結果から考えられるのはPGを小さくすることによってサテライトはより短時間でメディア上に着弾することができ、空気の流れから受ける影響が少なくなり、着弾ずれも小さくなる。印刷装置の種類、Vmなどの要素にもよるが、PGが一定値以下になったら、サテライトの着弾ずれは目視出来なくなり、風紋現象は見られなくなる。但し、風紋問題を解決するため、PGを小さくする手法は有効であるが紙擦れなどの問題を引き起こすリスクもあるので両者のバランスを考慮する必要がある。
3-2-1. Relationship between PG and wind pattern
As shown in Table 3-2 (Fig. 16), with the increase in PG, the wind ripple phenomenon tends to become more prominent. This result suggests that satellites can land on the media in a shorter time by making PG smaller, less affected by the air flow, and less landing deviation. Depending on factors such as the type of printing device and Vm, if PG falls below a certain value, the landing deviation of satellites will not be visible, and wind ripples will not be seen. However, in order to solve the wind ripple problem, the method of reducing PG is effective, but there is a risk of causing problems such as paper rubbing, so it is necessary to consider the balance between the two.
3-2-2．インクの吐出速度、重量、印字モードと風紋の関係
風紋とインクの吐出速度Vmの関係について考えると、Vmが速ければ、吐出から着弾までに有する時間が短くなり、空気の流れから受ける影響が少なくなり、風紋が出にくくなるという結論が導かれるが実際の結果はこれと正反対になった。インク速度が速くなると風紋が顕著になるという結果になる。また、風紋現象は単純にインクの吐出速度に依存しているわけではなく、駆動波形のモード、インク重量にも関係することが印字実験とベンチでのインク飛翔実験からわかった。
Figure3-3（図１７）とFigure 3-4（図１８）はインク滴の飛翔状態を示す写真である。両写真のサテライトの飛翔状態を比較すると、インク滴の吐出速度Vmが大きいほうのサテライトは変形されている。インクの吐出速度はサテライトの飛翔状態に大きく影響していることがわかる。
3-2-2. Relationship between ink ejection speed, weight, print mode and wind pattern When considering the relationship between wind pattern and ink ejection speed Vm, the faster the Vm, the shorter the time it takes from ejection to landing, and less influence from the air flow. This led to the conclusion that it would be harder to produce wind ripples, but the actual result was the opposite. As the ink speed increases, the result is that the wind pattern becomes conspicuous. In addition, it was found from the printing experiment and the ink flight experiment on the bench that the wind ripple phenomenon does not simply depend on the ink ejection speed but is also related to the drive waveform mode and the ink weight.
Figure 3-3 (FIG. 17) and FIG. 3-4 (FIG. 18) are photographs showing the flying state of ink droplets. Comparing the flight states of the satellites in both photographs, the satellite having the larger ink droplet ejection speed Vm is deformed. It can be seen that the ink ejection speed greatly affects the flying state of the satellite.
Figure3-5（図１９）は風紋とVm、Iwの相関性(Clio-VSD3)を示す図である。Table3-3（図２０）は風紋とインク吐出速度、インク重量、印字モードの関係を示した表である。風紋の発生するVｍ条件は印字モード、インク重量によって異なることがわかる。 FIG. 3-5 (FIG. 19) is a diagram showing the correlation (Clio-VSD3) between the wind ripples, Vm, and Iw. Table 3-3 (FIG. 20) is a table showing the relationship between the wind pattern, the ink discharge speed, the ink weight, and the print mode. It can be seen that the Vm condition in which the wind pattern is generated varies depending on the print mode and the ink weight.
3-2-3．キャリッジ速度と風紋の関係
キャリッジの移動による空気の流れは風紋パターンを形成する第一条件と考えられている。また、そのキャリッジ速度は印字モードによって異なることも既知である。
キャリッジ速度と風紋の関係について調べ、その結果をTable3-4（図２１）に示した。異なる印字モードでの比較を行っているため、一概にキャリッジ速度が速くなると風紋が顕著に出ると言えないが同じインク重量を吐出するとき、キャリッジ速度が速い印字モードは風紋が出やすいことは事実である。
3-2-3. Relationship between carriage speed and wind pattern Air flow due to carriage movement is considered to be the first condition for forming a wind pattern. It is also known that the carriage speed varies depending on the print mode.
The relationship between carriage speed and wind ripples was examined, and the results are shown in Table 3-4 (FIG. 21). Since the comparison is made with different print modes, it cannot be said that the wind ripples will be noticeable when the carriage speed is increased. However, when the same ink weight is ejected, it is true that the print mode with the higher carriage speed tends to cause wind ripples. It is.
3-2-4．印字Dutyと風紋の関係
A.波形の駆動周波数と風紋の関係
Table3-5（図２２）に示したように駆動周波数を落とすことによって風紋現象が見られなくなった。この結果から風紋現象は駆動周波数に依存していることがわかった。
3-2-4. Relationship between printing duty and wind pattern
A. Relationship between waveform drive frequency and wind ripples
As shown in Table 3-5 (Fig. 22), wind ripples were not observed by reducing the drive frequency. From this result, it was found that the wind ripple phenomenon depends on the driving frequency.
B.駆動ノズル数と風紋の関係
Table3-6（図２３）から風紋現象を形成するため、同時に駆動するノズル数が一定な数（本実験では３０ノズル）以上にならないと風紋パターンが形成されないことがわかった。風紋の形成は空気の流れによるものと考えているため、同時に吐出するインク滴の数によってインク滴周辺の空気流れ（インク吐出方向）は異なることが本実験結果から推測できる。
また、Table3-7（図２４）に示したように駆動するノズルの間隔を広げると風紋現象は見えなくなることがわかった。ちなみに95%の意味は180ノズルの中で180X95%＝171ノズルを使って実験する意味で、使われていないノズルは＃１、＃２１、＃４１・・・・・・#161である（間隔を均等にする。）。
Table3-7（図２４）の結果からこのように推測できる。列内で駆動しないノズルが存在するため、一定間隔でノズルの間隔が広くなり、間隔の広いところへ空気の流れが集中し、風紋パターンを形成する要因と考えられた駆動ノズルの間を突き抜ける風が少なくなり、風紋が結成しなくなる。従って、列内で同時駆動するノズルの間隔が広くなると、風紋が結成しにくい傾向にあることがわかった。
B. Relationship between the number of drive nozzles and wind ripples
From Table 3-6 (FIG. 23), it was found that a wind pattern is not formed unless the number of nozzles that are simultaneously driven is equal to or greater than a certain number (30 nozzles in this experiment). Since it is considered that the formation of the wind pattern is caused by the air flow, it can be inferred from the result of this experiment that the air flow around the ink droplets (ink ejection direction) differs depending on the number of ink droplets ejected simultaneously.
Also, as shown in Table 3-7 (FIG. 24), it was found that the wind ripple phenomenon disappeared when the interval between the nozzles to be driven was increased. By the way, 95% means that 180X95% = 171 nozzles out of 180 nozzles are used for experiments, and the unused nozzles are # 1, # 21, # 41, ... # 161 (interval) Evenly.)
This can be inferred from the results in Table 3-7 (Fig. 24). Since there are nozzles that do not drive in the row, the nozzle spacing is widened at regular intervals, and the air flow concentrates at wide intervals, and wind that penetrates between the driving nozzles, which is considered to be the cause of the wind pattern And the wind pattern will not form. Accordingly, it has been found that when the interval between the nozzles that are simultaneously driven in the row is increased, the wind pattern tends not to be formed.
3-2-5．2列同時駆動による風紋の影響
近年、高解像度と高印字速度を得るために、２列のノズルを同時に駆動して印刷を行う印刷装置は増えている。２列同時に駆動するときと１列のみ駆動するときの風紋パターンを比較したが２列同時駆動する時には風紋現象が顕著になっていることがわかった。この結果からある列を駆動してインク滴の吐出させることによって他列のインク滴の飛翔状態に影響を与えたことがわかる。その影響は隣接列との距離、吐出するインク滴のドットサイズの関係について調べた。その結果をTable3-8（図２５）と3-9（図２６）によって示す。それによると、２列同時にインクを吐出する時、駆動条件によって風紋現象の顕著さは変化する。特に同時駆動するノズル列の間隔が狭くなる時、隣接吐出されたインクのドットサイズが大きい時、風紋現象は顕著になる傾向である。ここで、特に注目するのはB列大ドットを吐出するとき、その隣接のA列の風紋パターンに関してサテライト着弾ずれだけではなくメインドット曲がりのパターンが観察されたことである。
3-2-5 Influence of wind ripples by simultaneous driving of two rows In recent years, printing apparatuses that perform printing by simultaneously driving nozzles of two rows in order to obtain high resolution and high printing speed are increasing. A comparison was made between the wind pattern when driving two rows simultaneously and when driving only one column, but it was found that the wind ripple phenomenon was significant when driving two columns simultaneously. From this result, it can be seen that the ejection state of the ink droplets in the other rows was affected by driving one row to eject the ink droplets. The effect was examined on the relationship between the distance to the adjacent row and the dot size of the ejected ink droplet. The results are shown in Tables 3-8 (FIG. 25) and 3-9 (FIG. 26). According to this, when ink is ejected simultaneously in two rows, the remarkableness of the wind ripple phenomenon changes depending on the driving conditions. In particular, when the interval between the nozzle rows that are driven simultaneously becomes narrow, when the dot size of the adjacently ejected ink is large, the wind ripple phenomenon tends to become remarkable. Of particular note here is that not only the satellite landing deviation but also the main dot bending pattern was observed for the wind pattern of the adjacent A row when the B row large dots were ejected.
上記の結果についてインク吐出特性と空気の流れによる影響の２方面から検討する。Figure3-6（図２７）はインクの飛翔状態を示すベンチ写真である。A列大ドットを吐出するとき、その隣接のB列のサテライトが尾引き現象が見られた。プリンターで印字するとき、インク吐出方向の垂直方向に向けて空気の流れがあるため尾引きしているサテライトはその流れの影響を受けてより直径の小さい孫サテライトを形成し、その孫サテライトはミストとなり、機内に浮遊するかメディア上に着弾して風紋パターンを形成すると考えられる。また、キャリッジによる空気の流れの要素を考えるとA列は大ドットを吐出することによって空気の流れに影響を与えていることは間違いない。その影響度合いは吐出されたインクのドットサイズ、隣接列との距離にも依存する。Figure3-7（図２８）はノズルの配列図である。 The above results will be examined from the two aspects of ink ejection characteristics and the influence of air flow. Figure 3-6 (Figure 27) is a bench photo showing the flying state of the ink. When ejecting large dots in row A, the satellites in row B adjacent to it showed a tailing phenomenon. When printing with a printer, there is an air flow in the direction perpendicular to the ink ejection direction, so the tailing satellite is affected by the flow to form a grand satellite with a smaller diameter, and the grand satellite is a mist. It is thought that it will float in the plane or land on the media to form a wind pattern. Considering the elements of the air flow by the carriage, it is certain that the A row affects the air flow by discharging large dots. The degree of influence also depends on the dot size of the ejected ink and the distance to the adjacent row. FIG. 3-7 (FIG. 28) is an arrangement diagram of nozzles.
3-2-6．Uni-DとBi-Dによる風紋の影響
同じ駆動条件でUni-D（一方向）とBi-D（双方向）印字を行い、両者の風紋パターンを比較したが往路と復路において形が異なるパターンが得られていることがわかった。その原因に関して以下の２点考えられる。
A．キャリッジの左右形状は異なるため、その形状の影響を受けて、空気の流れが変化し、往路と復路で形が異なった風紋パターンを形成した。
B．Bi-D印字を行うとき、キャリッジは80桁側からホーム側に向けて移動しようとするときに、逆流のような空気の流れを起し、その空気の流れの影響を受けて復路では往路と異なった風紋パターンを形成した。
3-2-6. Uni-D and Bi-D wind ripple effect Uni-D (unidirectional) and Bi-D (bidirectional) printing were performed under the same driving conditions, and the two patterns were compared. It was found that was obtained. There are two possible causes for this.
A. Since the left and right shapes of the carriage are different, the air flow changes under the influence of the shape, and a wind pattern having different shapes is formed on the forward path and the return path.
B. When performing Bi-D printing, when the carriage is moving from the 80-digit side toward the home side, an air flow such as a reverse flow occurs, and the return flow is affected by the air flow. Different wind pattern was formed.
3-2-7．カバーオープン/クローズによる風紋の影響
同じ駆動条件でプリンターのカバーをオープンとクローズにして２枚の印字サンプルを取って比較したが形の異なった風紋パターンが得られた。それはカバーオープンとクローズ時では、プリンター機内の空気の流れが変化し、その影響がPG部分にも及んだと考えられる。この結果を受けて風紋問題を検討するとき、PG部分の空気流れだけではなくプリンター機内において空気全体の流れを把握することが望ましいことがわかった。また、プリンター機内の部品の形状を変えて空気の流れを変化させることによって風紋現象を抑制することができるという結論も得られる。
3-2-7. Influence of wind pattern by open / close of the cover Under the same driving conditions, the cover of the printer was opened and closed, and two print samples were taken and compared, but a wind pattern with different shapes was obtained. It is thought that the air flow inside the printer changed when the cover was opened and closed, and that the effect also affected the PG part. When examining the wind ripple problem based on this result, it was found that it is desirable to grasp not only the air flow in the PG part but also the entire air flow in the printer. It is also concluded that the wind ripple phenomenon can be suppressed by changing the air flow by changing the shape of the parts in the printer.
3-3．風紋の開始位置
3-3-1．風紋の開始位置
風紋現象の開始位置に関して実験を行ったが風紋の開始位置は印字位置、キャリッジの移動方向に関わらず印字開始直後は風紋開始せず、0.5〜2cm印字してから発生する。その理由に関してはこのような推測を行った。風紋の形成はインク吐出方向への空気流の形成が必要である。また、その空気流は安定にならないと風紋は結成されない。空気の流れが安定するためには時間が必要である。そのため、風紋は印字開始直後、すぐ形成できず0.5〜2cmを印字してから形成する。
3-3. Wind ripple start position
3-3-1. Wind ripple start position An experiment was conducted with respect to the wind ripple start position. The wind ripple start position does not start immediately after printing, regardless of the print position and carriage movement direction, and occurs after printing 0.5 to 2 cm. Such a guess was made about the reason. The formation of the wind pattern requires the formation of an air flow in the ink discharge direction. In addition, a wind ripple is not formed unless the air flow becomes stable. Time is required for the air flow to stabilize. For this reason, the wind pattern cannot be formed immediately after the start of printing, but is formed after printing 0.5 to 2 cm.
3-3-2．風紋開始位置でのサテライト着弾ずれ
風紋の開始位置での空気流れの方向を把握するため、サテライトのメインライン間での着弾ずれについて調べた。Figure3-9（図２９）はその結果である。
3-3-2. Satellite landing deviation at the starting point of the wind ripples In order to understand the direction of air flow at the starting position of the wind ripples, the landing deviation between the satellite main lines was investigated. Figure 3-9 (Figure 29) shows the results.
3-4．風紋を形成する条件
実際の印字結果とベンチでのインク飛翔状態の観察により、風紋を形成する条件をまとめた。風紋の形成には２つの条件が不可欠である。一つはサテライトの形成、もう一つはサテライトの着弾ずれを引き起こす空気の流れ。サテライトの着弾ずれを引き起こす空気の流れには二つの流れによって構成される。二つの流れとは、キャリッジの移動によるものとインクの吐出によるものである。
3-4. Conditions for forming wind ripples The conditions for forming wind ripples were summarized by observing the actual printing results and the ink flying state on the bench. Two conditions are indispensable for the formation of wind ripples. One is the formation of satellites, and the other is the flow of air that causes the landing of the satellites to slip. The air flow that causes the landing deviation of the satellite is composed of two flows. The two flows are due to carriage movement and ink ejection.
サテライトの形成、空気の流れに影響するパラメーターについて検討する。
A．サテライトの形成
インクの吐出速度、波形、物性（粘度、表面張力）、ノズル形状などのパラメーターに依存している。本実験はVmと波形の要素のみ検討した。Vmが速いほどサテライトが形成しやすく、真円形から変形しやすいことがわかった。ただし、同じVmでも波形モードが異なるとサテライトの形状も変わる。
B．インク吐出方向へ空気の流れの形成
ノズル密度、同時駆動ノズル数、吐出されたインク滴の直径に依存している。ノズル密度が高いほど、同時駆動するノズル数が多いほど、インクの直径が大きいほどインク吐出方向向きの空気流れが結成しやすく、その効果が顕著に出る。
C.キャリッジの移動による空気の流れ
キャリッジ速度、キャリッジの形状に依存している。キャリッジ速度が速いほどその空気流れの効果も強くなる。
Examine the parameters that affect satellite formation and air flow.
A. Formation of satellites Depends on parameters such as ink ejection speed, waveform, physical properties (viscosity, surface tension), and nozzle shape. In this experiment, only the elements of Vm and waveform were examined. It was found that the faster Vm, the easier it is to form satellites and the easier it is to deform from a true circle. However, if the waveform mode is different even with the same Vm, the shape of the satellite also changes.
B. Formation of an air flow in the ink discharge direction This depends on the nozzle density, the number of simultaneously driven nozzles, and the diameter of the discharged ink droplets. The higher the nozzle density, the greater the number of nozzles to be driven simultaneously, and the larger the ink diameter, the easier the air flow in the ink ejection direction is formed, and the effect becomes remarkable.
C. Air flow due to carriage movement Depends on carriage speed and carriage shape. The higher the carriage speed, the stronger the effect of the air flow.
第４章．風紋現象の数値解析シミュレーション
本章は風紋数値シミュレーション結果を説明したうえ、実験結果との整合性について検討する。
4-1．風紋現象の数値シミュレーション
4-1-1．風紋数値シミュレーションの目的
流体解析ソフト「FLOW 3D」が持つMassParticle 機能を用いてインク滴の流れ場における飛翔状態の変化、サテライトのノズル列方向への着弾ずれ及び風紋を引き起こした空気流れの変化について調べるのが本シミュレーションの目的である。
4-1. Numerical simulation of wind ripples
4-1-1. The purpose of numerical simulation of wind ripples Using the MassParticle function of the fluid analysis software "FLOW 3D", we investigate changes in the flight state in the flow field of ink droplets, landing deviation of satellites in the nozzle array direction, and changes in air flow that caused wind ripples This is the purpose of this simulation.
4-1-2．風紋数値シミュレーションの概略
A.解析領域
Figure4-1（図３０）に示したようにノズルは解析領域の底面にあり、メインドットとサテライトは形成された位置は底面から0.25mmに離れた位置である。メインドットとサテライトはZ軸に向けて吐出されている。解析領域では高さ1.7mm (PGに相当する)、奥行き1.4mm 、幅：7.0mm。解析用セルは各方向均一20μmの立方体とする。シミュレーション時間は100msとする。
B. 解析条件
シミュレーションはTable4-1（図３１）に示したように４条件で行った。
C.シミュレーションの境界条件
手間面：Y軸方向に向け、キャリッジ移動速度に対応するため0.6m/sでの一定な空気を流入する。
奥側面：圧力勾配ゼロ
左右面：圧力勾配ゼロ
下面（ノズル面）：壁面境界速度ゼロ
上面：壁面境界速度0.6m/s （キャリッジ移動を表現する）
Figure4-2 （図３２）は、空気流れの境界条件を示す図である。
D.物性条件
インク密度： 1.048g/cm3
空気密度：1.225×10-3g/cm3
空気粘性係数: 1.781×10-4g/cm・s
E.評価項目
(1) 空気流れの流速、方向変化をベクトル化による評価
(2) メインドットとサテライトの飛翔追跡とノズル方向への着弾ずれ
4-1-2. Outline of numerical simulation of wind ripples
A. Analysis area
As shown in FIG. 4-1 (FIG. 30), the nozzle is on the bottom surface of the analysis region, and the positions where the main dots and satellites are formed are separated from the bottom surface by 0.25 mm. Main dots and satellites are discharged toward the Z axis. In the analysis area, the height is 1.7mm (equivalent to PG), the depth is 1.4mm, and the width is 7.0mm. The analysis cell is a 20 μm cube in each direction. The simulation time is 100 ms.
B. Analysis conditions The simulation was performed under four conditions as shown in Table 4-1 (Fig. 31).
C. Boundary conditions for simulation Maneuvering surface: In the Y-axis direction, constant air at 0.6 m / s flows in to correspond to the carriage moving speed.
Rear side: Zero pressure gradient Left and right side: Zero pressure gradient Lower surface (nozzle surface): Zero wall boundary velocity Upper surface: Wall boundary velocity 0.6m / s (represents carriage movement)
Figure 4-2 (FIG. 32) is a diagram showing boundary conditions of air flow.
D. Physical property conditions Ink density: 1.048g / cm 3
Air density: 1.225 × 10 -3 g / cm 3
Air viscosity coefficient: 1.781 × 10 -4 g / cm ・ s
E. Evaluation items
(1) Vectorized evaluation of air flow velocity and direction change
(2) Main dot and satellite flight tracking and landing deviation in the nozzle direction
4-1-3．風紋数値シミュレーションの結果
Figure4-3（図３３）は、＋Ｙ軸方向への空気流れである。
Figure4-4（図３４）、Figure 4-5（図３５）、Figure 4-6（図３６）はシミュレーション条件II,III,Iにおいて空気の流れ変化を示すシミュレーション数値解析結果である。左、中、右図についてはそれぞれX-Z面、Y-Z面とX-Y面の視点から見る空気流れの変化である。
4-1-3. Results of wind numerical simulation
Figure 4-3 (FIG. 33) shows the air flow in the + Y-axis direction.
FIG. 4-4 (FIG. 34), FIG. 4-5 (FIG. 35), and FIG. 4-6 (FIG. 36) are simulation numerical analysis results showing changes in air flow under simulation conditions II, III, and I. The left, middle, and right diagrams are the changes in airflow seen from the viewpoints of the XZ, YZ, and XY planes, respectively.
A.駆動周波数、ノズル数とキャリッジ移動方向（Ｙ軸方向）空気流れの関係
駆動するノズル数と空気の流れ関係について、１ノズルモデルと５ノズルモデルともに＋Ｙ軸方向に向けて吹いている風はインク滴を周り込んでインク滴の後側に定常状態に戻る傾向を示した。５ノズルモデルは１ノズルモデルに比べ、定常状態に戻るために有する距離は長いこともシミュレーション結果からわかる(Figure4-4（図３４）右図と4-6（図３６）の右図参照)。
また、５ノズルモデルの場合はインク滴同士の間に通過する空気の流れは少なく影響範囲も小さいことがシミュレーション結果から読み取れる（Figure4-6（図３６）の右図参照）。
上記の結果をまとめるとノズル数が増えることによってインク滴の後側において定常状態に戻ろうとする空気の流れの位置とインク滴の距離が遠くなる傾向がある。その距離が一定な長さに達するとインク滴の後側に空気の流れが遅くなり、エネルギーの不平衡（空気流れの差による負圧）が生じたことがわかる（Figure4-6（図３６）の中図参照）。
同時駆動するノズル数が増えるとエネルギーの不平衡の傾向は強くなり、ノズル数は一定程度以上に達するとY軸に向ける空気の流れはノズルの左右に回り込まず、ノズルの間を突き抜けると考えられる。ノズルの間を突き抜けた空気の流れ（エアーカーテン効果、詳細は結果Bを参照）はインク滴の飛翔によって生じたＺ軸方向への空気流とぶつかり、Ｙ軸方向に向ける風の流れの一部は進路が変化し、Ｘ軸方向への空気流が形成される。このＸ軸方向への空気流によってサテライトのＸ軸へ着弾ずれ現象がおこった。ただ、この現象は同時に駆動するノズル数、ノズルの間隔、インクのVm、インクの大きさにも依存すると考えられる。
シミュレーション結果をもって風紋解析実験の印字結果を解釈すると、印字実験では駆動するノズルの間隔を２倍にすると、風紋現象は発生しなくなる、それはノズルの間隔は一定長さ以上になると、空気の流れは１ノズルモデルのような流れに変わると考えられる。また、印字実験結果から、風紋を結成するためには30ノズル以上のノズル同時に駆動する必要がある。これはノズルの間に空気流れが突き抜ける条件として一定数のノズルが同時駆動することが必要であることを意味する。
A. Relationship between drive frequency, number of nozzles and carriage movement direction (Y-axis direction) Air flow Regarding the number of nozzles to be driven and air flow relationship, both the 1-nozzle model and the 5-nozzle model are blowing in the + Y-axis direction. There was a tendency for the ink droplets to wrap around and return to the steady state behind the ink droplets. The simulation results also show that the 5-nozzle model has a longer distance to return to the steady state than the 1-nozzle model (see the right figure in Figure 4-4 (Figure 34) and 4-6 (Figure 36)).
In the case of the 5-nozzle model, it can be seen from the simulation results that the flow of air passing between the ink droplets is small and the influence range is small (see the right figure in Figure 4-6).
To summarize the above results, as the number of nozzles increases, the distance between the ink droplets and the position of the air flow that tends to return to the steady state on the rear side of the ink droplets tends to increase. When the distance reaches a certain length, the flow of air slows behind the ink droplets, indicating that an energy imbalance (negative pressure due to the difference in air flow) occurred (Figure 4-6 (Figure 36)). (See the middle figure.)
As the number of nozzles driven simultaneously increases, the tendency of energy imbalance increases, and when the number of nozzles reaches a certain level or more, the flow of air toward the Y axis does not wrap around the nozzles and is thought to penetrate between the nozzles. . The air flow that penetrates between the nozzles (air curtain effect, see result B for details) collides with the air flow in the Z-axis direction caused by the ink droplet flight, and part of the wind flow in the Y-axis direction The path changes, and an air flow in the X-axis direction is formed. This air flow in the X-axis direction caused a landing deviation phenomenon on the X-axis of the satellite. However, this phenomenon is thought to depend on the number of nozzles that are driven simultaneously, the nozzle spacing, the ink Vm, and the ink size.
Interpreting the print result of the wind ripple analysis experiment with the simulation result, if the interval between the nozzles to be driven is doubled in the print experiment, the wind ripple phenomenon will not occur. If the nozzle gap exceeds a certain length, the air flow will be It is thought that the flow will change to the one nozzle model. Also, from the printing experiment results, it is necessary to simultaneously drive 30 or more nozzles in order to form a wind pattern. This means that a certain number of nozzles need to be driven simultaneously as a condition for the air flow to penetrate between the nozzles.
Ｂ．駆動周波数、ノズル数とインク吐出方向へ空気流れの関係
Figure4-4（図３４）とFigure4-6（図３６）の結果について比較してみると両者の実験条件の差はインク滴の吐出周波数のみである。Figure4-4（図３４）は条件Ｉで５ノズル14.4KHzで、Figure4-6（図３６）は条件IIIで５ノズル28.8KHzである。高周波駆動の条件IIIの場合は吐出するノズルの後ろ側には空気流れの速度勾配できていることがわかる（Figure4-6（図３６）中図）。つまり、空気流れの不平衡が生じたことである。条件II（Figure4-5）（図３５）ではこのような現象が見られていないため、ノズル数、駆動周波数は増加することによってこの現象は顕著になることがわかる。
Figure4-4（図３４）〜Figure4-6（図３６）左図にはＺ軸に向けて空気流れの変化を示した。Ｚ軸方向に向けてエアーカーテンのような空気の流れが作られていることがわかる。このエアーカーテンのような空気の流れは駆動周波数とノズル数に依存し、駆動周波数、ノズル数の増加につれて増加することがシミュレーションの結果から読み取れる。
上記の結果をまとめると、インクの繰返吐出により、一様流れが誘起され、インクの吐出方向へエアーカーテンのような空気流れが結成されたといえる。
B. Relationship between driving frequency, number of nozzles and air flow in ink ejection direction
Comparing the results of Figure 4-4 (FIG. 34) and FIG. 4-6 (FIG. 36), the only difference between the experimental conditions is the ink droplet ejection frequency. FIG. 4-4 (FIG. 34) is Condition I with 5 nozzles 14.4 KHz, and FIG. 4-6 (FIG. 36) with
Figure 4-4 (Figure 34) to Figure 4-6 (Figure 36) on the left show changes in the air flow toward the Z-axis. It can be seen that an air flow like an air curtain is created in the Z-axis direction. It can be read from the simulation results that the flow of air like the air curtain depends on the driving frequency and the number of nozzles and increases as the driving frequency and the number of nozzles increase.
When the above results are summarized, it can be said that a uniform flow is induced by the repeated discharge of ink, and an air flow like an air curtain is formed in the ink discharge direction.
C．サテライトのＸ軸への着弾ずれ
風紋の典型的なパターンとしてサテライトのメインライン間での着弾ずれ現象がある。シミュレーション実験はサテライトのX軸へ着弾ずれについて計算した、Figure4-７(図３７),4-8（図３８）は、条件IIIとIVにおけるX軸への着弾ずれ結果である。
C. Landing deviation of satellites on the X axis A typical pattern of wind ripples is the phenomenon of landing deviations between satellite main lines. In the simulation experiment, the landing deviation of the satellite on the X axis was calculated. FIGS. 4-7 (FIG. 37) and 4-8 (FIG. 38) are the results of the landing deviation on the X axis in the conditions III and IV.
Ｘ軸への着弾ずれは条件IIIと条件IVはそれぞれ0.4μmと14μmであった。この結果はＸ軸方向（ノズル配列方向）への空気流れの存在の裏付けになる。また、両条件の結果比較からＸ軸へのサテライト着弾ずれに影響する要素としては空気の流れだけではなく、サテライトの直径、初期速度にも関わることがわかった。この現象はストークスの方程式（第2章、2-18式を参考）によって説明できる。
The landing deviation on the X-axis was 0.4 μm and 14 μm in Condition III and Condition IV, respectively. This result supports the existence of the air flow in the X-axis direction (nozzle arrangement direction). From the comparison of the results of both conditions, it was found that the factors affecting the satellite landing deviation on the X axis are related not only to the air flow but also to the satellite diameter and initial velocity. This phenomenon can be explained by the Stokes equation (see
4-2．風紋数値シミュレーションの結果まとめ
A．インクの繰返し吐出によって一様流れが誘起されると考えられたエアーカーテン効果は存在することが証明された。その効果は吐出インクの大きさ、速度、周波数に依存する。
B．風紋の原因になるサテライトのＸ軸（ノズル配列方向）方向への着弾ずれ現象は観察された。着弾ずれはサテライトのVmと直径及び同時駆動するノズルの数、周波数に影響を受ける。
4-2. Summary of numerical results of wind ripple simulation
A. It has been proved that there is an air curtain effect that is thought to induce a uniform flow by repeated ejection of ink. The effect depends on the size, speed, and frequency of the ejected ink.
B. The phenomenon of landing deviation of the satellite in the X-axis (nozzle arrangement direction) direction causing wind ripples was observed. The landing deviation is affected by the satellite's Vm and diameter, the number of nozzles driven simultaneously, and the frequency.
4-3．風紋形成に関する仮説
実験解析結果と数値シミュレーションの結果から風紋形成に関する仮説を立てた。
A．サテライトのTA方向（ノズル配列方向）への着弾ずれは空気の流れによるもの。その空気流れはキャリッジ移動による空気流れとインク吐出による空気の流れの相互作用から生まれた。
B．メインドットの曲がり現象に関しては隣接２列同時駆動するときよく見られる。その原因は隣接の２ノズル列を同時駆動することによってインク重量の低いインク滴とそのサテライトの飛翔状態が不安定なり、空気流れの影響を受けやすくなるためである。また、ここの空気流れ形成は仮説Aと同様である。
C．風紋の形成はヘッドの吐出特性にも依存している。高Vm、変形しやすいサテライトが形成されたとき、孫サテライトが形成されたときに風紋現象が顕著になる。
4-3. Hypothesis on wind ripple formation Hypothesis on wind ripple formation was established from the results of experimental analysis and numerical simulation.
A. The landing deviation of the satellite in the TA direction (nozzle arrangement direction) is due to the flow of air. The air flow was born from the interaction between the air flow due to carriage movement and the air flow due to ink ejection.
B. The main dot bending phenomenon is often seen when two adjacent rows are driven simultaneously. The reason for this is that by simultaneously driving the adjacent two nozzle rows, the flying state of the ink droplets with low ink weight and the satellites becomes unstable, and it is easily affected by the air flow. The air flow formation here is the same as in hypothesis A.
C. The formation of the wind pattern also depends on the ejection characteristics of the head. When high Vm, easily deformable satellites are formed, wind ripples become prominent when grandchild satellites are formed.
第５章．PIVシステムによるプリンター内空気の流れの観察
風紋現象を解明するために実験的な解析と数値シミュレーションを同時に行っている。数値シミュレーションを行うにあたり、初期条件をより正確に設定するのは結論を左右する重要な要素である。そのために、プリンター機内の空気流れ、特にPG部分の空気流れの観察は不可欠である。プリンターのPG部分がとても狭いため、観察するのが困難と言われている、本実験はPIVシステムを用いて、プリンター内の空気流れを観察した。
PIVシステムによるプリンター機内の空気流れの可視化は風紋問題だけではなく、ミストの機内汚れ問題の解決にも大きく役に立つと考えられる。本章はPIVシステムの原理、PIVシステムを用いた実験の途中結果について説明する。
Visualization of the air flow in the printer using the PIV system is considered to be very useful not only for the wind ripple problem but also for solving the mist contamination problem in the machine. This chapter explains the principle of the PIV system and the results of the experiment using the PIV system.
5-1．PIV(Particle Image Velocity)システムの概略と原理
PIV(Particle Image Velocity、粒子画像流速測定法)とは、ＣＣＤビデオカメラとパルスレーザを使って，微小な時間間隔で隔てられた２時刻の粒子画像を撮影し、その粒子画像を解析することで、粒子群の局所的な速度を求める高度な速度計測手法のことである。たとえば相互相関法では、各々の粒子画像を相関領域と呼ばれる小さな領域に分割して、各相関領域ごとに２時刻間の粒子群（輝度値）の相関ピークを求めることによって、粒子群の移動距離すなわち速度を見積もることができる。この作業をすべての相関領域について実行することで、撮影領域全体の速度分布を求めることが可能となる。
5-1. Outline and principle of PIV (Particle Image Velocity) system
PIV (Particle Image Velocity) is a method that uses a CCD video camera and a pulsed laser to take two time-separated particle images and analyze the particle images. It is an advanced velocity measurement technique that determines the local velocity of particles. For example, in the cross-correlation method, each particle image is divided into small areas called correlation areas, and the correlation peak of the particle group (luminance value) between two times is obtained for each correlation area, thereby moving the distance of the particle group. That is, the speed can be estimated. By executing this operation for all correlation areas, it is possible to obtain the velocity distribution of the entire imaging area.
Figure5-1（図３９）に示すようにPIVシステムはシート光を発生するレーザ光源、画像化のためのトレーサ粒子器、画像撮影ためのハイスピードカメラ、風向、風速を計算するための画像処理ソフトで構成されている。
PIVシステムは以下のような特徴を持っている。Figure5-2（図４０）は、PIVシステムの計算方法である。
A．任意の面全体の風向、風速測定可能
B．低風速から高風速域まで広いレンジの測定可能
C．測定精度は可視化画像に依存する。（カメラの時間分解能、レーザの性能にも依存する）
D．2次元、3次元の測定が可能
以下の式（５−１）は、計算式である。
As shown in Figure 5-1 (Figure 39), the PIV system is a laser light source that generates sheet light, a tracer particle device for imaging, a high-speed camera for imaging, and image processing software for calculating wind direction and wind speed. It consists of
The PIV system has the following features. Figure 5-2 (Figure 40) shows the calculation method of the PIV system.
A. Wind direction and wind speed can be measured over any surface
B. Can measure a wide range from low to high wind speeds
C. Measurement accuracy depends on the visualized image. (Depends on camera time resolution and laser performance)
D. Two-dimensional and three-dimensional measurements are possible. The following formula (5-1) is a calculation formula.
5-2．PIVシステムによるプリンター機内空気流れの測定
PIVシステムを用いて実験を行った。
Figure5-3（図４１）はその結果の一部で、ＰＧ部分における空気流れを示している。Figure5-3（図４１）に示したように、ＰＧ部分においてキャリッジの移動の反対方向に向けて空気の逆流が生成されたことがわかった。また、PG部分において空気の流れはほぼ定常流であり、渦と乱流が観察されていない。
5-2. Measurement of air flow in printer using PIV system
Experiments were performed using the PIV system.
Figure 5-3 (FIG. 41) shows a part of the result and shows the air flow in the PG portion. As shown in FIG. 5-3 (FIG. 41), it was found that a backflow of air was generated in the PG portion in the direction opposite to the carriage movement. In the PG part, the air flow is almost steady, and vortices and turbulence are not observed.
5-3．PIV実験からの展開
PIVシステムの実験結果から以下のような展開がある。
A．PIVシステムによる実測結果からPG部分の空気流れを数値化し、風紋数値シミュレーションの初期条件として用いる。
B．PIVシステムを用いてＰＧ部分におけるインクの飛翔状態を観察する。
C. PIVシステムの結果と数値シミュレーション結果を比較し、風紋シミュレーションの信頼性を評価する。
5-3. Development from PIV experiment
There are the following developments from the experimental results of the PIV system.
A. The air flow in the PG part is digitized from the actual measurement results by the PIV system and used as the initial condition for the wind ripple numerical simulation.
B. Observe the flying state of ink in the PG part using the PIV system.
C. Compare the results of the PIV system and the numerical simulation results to evaluate the reliability of the wind ripple simulation.
第６章．結言
6-1．実験解析と数値シミュレーションの結果まとめ
風紋実験解析と数値シミュレーションを通じて以下のことが明らかになった。
・風紋に影響するパラメーター
A．PG: PGが大きくなるほど、風紋現象が顕著になる。
B．Vm: 風紋発生するVm条件は印字モード、インク重量によって異なる。
C．CR速度： CRが速くなるほど、風紋現象が顕著になる。
D．駆動周波数： 駆動周波数が高くなるほど、風紋現象が顕著になる。
E．ヘッドのノズル間隔: ノズル間隔が狭くなるほど、風紋現象が顕著になる。
F．同時に駆動するノズル数： 同時に駆動ノズル数が多いほど風紋現象が顕著になる。
・風紋の発生する条件
A．高速なキャリッジ移動による空気の流れ（キャリッジ移動方向）。
B．高Duty,多ノズルで同時にインクを吐出することによるエアーカーテン効果（PG方向）。
C．インク滴の飛翔状態（高Vmによるサテライトの不安定、孫サテライトの生成）。
6-1. Summary of results of experimental analysis and numerical simulations The followings were clarified through the analysis of wind ripple experiments and numerical simulations.
・ Parameters that affect wind ripples
A. PG: The larger the PG, the more pronounced the wind phenomenon.
B. Vm: The Vm condition for generating a wind pattern varies depending on the print mode and ink weight.
C. CR speed: The higher the CR, the more pronounced the wind phenomenon.
D. Driving frequency: The higher the driving frequency, the more pronounced the wind ripple phenomenon.
E. Nozzle spacing of the head: As the nozzle spacing becomes narrower, the wind ripple phenomenon becomes more prominent.
F. Number of nozzles driven at the same time: As the number of nozzles simultaneously driven increases, the wind ripple phenomenon becomes more prominent.
・ Conditions for wind ripples
A. Air flow due to high-speed carriage movement (carriage movement direction).
B. Air curtain effect (PG direction) by discharging ink simultaneously with high duty and multiple nozzles.
C. Ink droplet flight state (satellite instability due to high Vm, generation of grandchild satellite).
6-2．風紋現象の抑制対策
上記実験解析結果と数値シミュレーション結果を受けて、風紋現象の改善に有効と考えられる対策をTable6-1（図４２）にまとめた。
6-2. Measures to suppress wind ripples Based on the above experimental analysis results and numerical simulation results, Table 6-1 (Fig. 42) summarizes the measures that are considered to be effective in improving wind ripple phenomena.
Ｃ．変形例：
上述した実施形態は、以下のように様々な変形が可能である。
C. Variations:
The embodiment described above can be variously modified as follows.
Ｃ１．変形例１：
上述の実施形態では、プリンター１０のＣＰＵは、変換部１０４の処理として、プリンター１０の記憶部に記憶された、図２に示した第１テーブル１１１と、図３に示した第２テーブル１１２とを印刷モードに応じて参照して、多階調データを変換している。これに対し、第１印刷モードおよび第２印刷モードにおいて、参照されるテーブルは、以下の関係を満たすテーブルであれば、図２，３に示したテーブルと異なっていてもよい。
C1. Modification 1:
In the above-described embodiment, the CPU of the
小ドットのみを用いる第１階調再現領域では、以下の関係を満たす。
第１印刷モード第１階調再現領域＞第２印刷モード第１階調再現領域・・・（１）
小ドットを用いない第３階調再現領域では、以下の関係を満たす。
第１印刷モード第３階調再現領域＜第２印刷モード第３階調再現領域・・・（２）
In the first gradation reproduction region using only small dots, the following relationship is satisfied.
First print mode first gradation reproduction region> second print mode first gradation reproduction region (1)
The following relationship is satisfied in the third gradation reproduction region that does not use small dots.
First printing mode third gradation reproduction region <second printing mode third gradation reproduction region (2)
Ｃ２．変形例２：
上述の実施形態では、第１印刷モードでは、（Ｂ）印刷媒体ＲＭとヘッドユニット２００との間の距離を、第２印刷モードより狭くし、（Ｃ）インクの吐出速度を、第２印刷モードより遅く制御し、（Ｄ）ヘッドユニット２００と印刷媒体ＲＭとの単位時間当たりの最大の相対移動速度を、第２印刷モードよりも遅くし、（Ｅ）ヘッドユニット２００からインクを吐出する吐出周波数を、第２印刷モードよりも低くするように制御している。これに対し、第１印刷モードでは、必ずしもこれらを全て制御しなくともよい。
C2. Modification 2:
In the above-described embodiment, in the first print mode, (B) the distance between the print medium RM and the
Ｃ３．変形例３：
上述の実施形態では、プリンター１０は、一吐出あたりのインク滴の量を変更することによって、印刷媒体ＲＭ上に異なる種類のサイズのドットを形成している。これに対し、プリンター１０は、吐出する液滴の数を変更することによって、印刷媒体ＲＭ上に異なる種類のサイズのドットを形成してもよい。すなわち、プリンターは、各画素に吐出する液滴の数を変更するいわゆるマルチショット印刷を行うプリンターであってもよい。
C3. Modification 3:
In the above-described embodiment, the
Ｃ４．変形例４：
上述の実施形態では、プリンター１０は、ラインヘッド型のインクジェットプリンターである。これに対し、プリンター１０は、印刷ヘッドが、印刷媒体ＲＭの幅方向に沿って往復移動しながらインクを吐出するいわゆるシリアルヘッド型のプリンターであってもよい。
C4. Modification 4:
In the above-described embodiment, the
Ｃ５．変形例５：
上述の実施形態では、プリンター１０が有する印刷ヘッド２１０のノズルからインクを吐出させるためのインクの吐出方式は、圧電素子の駆動によるものである。これに対し、インク吐出方式は、発熱素子を用いてノズル内に気泡を発生させ該気泡によりインクを吐出させるサーマル方式等、種々の方式を用いてもよい。
C5. Modification 5:
In the above-described embodiment, the ink ejection method for ejecting ink from the nozzles of the
本発明は、上記実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each form described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
１０…プリンター
１００…制御ユニット
１０２…画像取得部
１０４…変換部
１０８…形成部
１１０…記憶部
１１１…第１テーブル
１１２…第２テーブル
２００…ヘッドユニット
２１０…印刷ヘッド
３００…搬送機構
ＲＭ…印刷媒体
ｙ…媒体搬送方向
ｘ…媒体幅方向
Ｈ…中間の階調値
ＳＰ１、ＳＰ２…小ドットのピーク
ＭＰ１、ＭＰ２…中ドットのピーク
Ｌ１、Ｌ２…大ドットが使用され始める階調値
Ｍ１、Ｍ２…中ドットが使用され始める階調値
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第１ドットを用い、前記第２ドットを用いない第１印刷モード第１階調再現領域と、
前記第１ドットと、前記第２ドットと、を用いる第１印刷モード第２階調再現領域と、
を含む複数の階調再現領域を有する第１印刷モードと、
前記第１ドットを用い、前記第２ドットを用いない第２印刷モード第１階調再現領域と、
前記第１ドットと、前記第２ドットとを用いる第２印刷モード第２階調再現領域と、
を含む複数の階調再現領域を有する第２印刷モードと、を有し、
前記第１ドットは前記第２ドットよりも小さく、
前記第１印刷モードの印刷速度は、前記第２印刷モードの印刷速度よりも遅く、
前記第１印刷モード第１階調再現領域は、前記第２印刷モード第１階調再現領域より広い、
印刷装置。 A printing apparatus including a head unit capable of forming a plurality of dots having different sizes including a first dot and a second dot on a print medium using ink,
A first print mode first gradation reproduction region that uses the first dot and does not use the second dot;
A first print mode second gradation reproduction region using the first dot and the second dot;
A first print mode having a plurality of gradation reproduction regions including:
A second print mode first gradation reproduction region that uses the first dot and does not use the second dot;
A second print mode second gradation reproduction region using the first dot and the second dot;
A second print mode having a plurality of gradation reproduction regions including
The first dot is smaller than the second dot,
The printing speed of the first printing mode is slower than the printing speed of the second printing mode,
The first print mode first gradation reproduction region is wider than the second print mode first gradation reproduction region;
Printing device.
前記第１印刷モードは、
前記第１ドットを用いず、前記第２ドットを用いる第１印刷モード第３階調再現領域を有し、
前記第２印刷モードは、
前記第１ドットを用いず、前記第２ドットを用いる第２印刷モード第３階調再現領域を有し、
前記第１印刷モード第３階調再現領域は、前記第２印刷モード第３階調再現領域より狭い、印刷装置。 The printing apparatus according to claim 1,
The first print mode is:
A first print mode that uses the second dot without using the first dot, and a third gradation reproduction region;
The second print mode is:
A second printing mode that uses the second dot without using the first dot, and a third gradation reproduction region;
The first printing mode third gradation reproduction region is narrower than the second printing mode third gradation reproduction region.
前記第１印刷モードの前記印刷媒体と前記ヘッドユニットとの間の距離は、
前記第２印刷モードの前記印刷媒体と前記ヘッドユニットとの間の距離より狭い、印刷装置。 The printing apparatus according to claim 1 or 2, wherein
The distance between the print medium in the first print mode and the head unit is:
A printing apparatus that is narrower than a distance between the print medium in the second print mode and the head unit.
前記第１印刷モードの前記第１ドットの吐出速度は、
前記第２印刷モードの前記第１ドットの吐出速度より遅い、印刷装置。 A printing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
The ejection speed of the first dots in the first printing mode is
The printing apparatus, which is slower than the ejection speed of the first dots in the second printing mode.
前記第１印刷モードにおける前記印刷媒体と前記ヘッドユニットとの単位時間当たりの最大相対移動速度は、
前記第２印刷モードにおける前記印刷媒体と前記ヘッドユニットとの単位時間当たりの最大相対移動速度より遅い、印刷装置。 The printing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The maximum relative movement speed per unit time between the print medium and the head unit in the first print mode is:
The printing apparatus, which is slower than a maximum relative moving speed per unit time between the print medium and the head unit in the second print mode.
前記第１印刷モードにおける前記ヘッドユニットからの前記インクの吐出周波数は、
前記第２印刷モードにおける前記ヘッドユニットからの前記インクの吐出周波数より低い、印刷装置。 A printing apparatus according to any one of claims 1 to 5, comprising:
The ejection frequency of the ink from the head unit in the first printing mode is:
The printing apparatus, which is lower than a discharge frequency of the ink from the head unit in the second printing mode.
前記第１ドットを用い、前記第２ドットを用いない第１印刷モード第１階調再現領域と、
前記第１ドットと、前記第２ドットと、を用いる第１印刷モード第２階調再現領域と、
を含む複数の階調再現領域を有する第１印刷モードと、
前記第１ドットを用い、前記第２ドットを用いない第２印刷モード第１階調再現領域と、
前記第１ドットと、前記第２ドットとを用いる第２印刷モード第２階調再現領域と、
を含む複数の階調再現領域を有する第２印刷モードと、により印刷を行う工程を備え、
前記印刷を行う工程では、
前記第１ドットは、前記第２ドットよりも小さくし、
前記第１印刷モードの印刷速度は、前記第２印刷モードの印刷速度よりも遅くし、
前記第１印刷モード第１階調再現領域は、前記第２印刷モード第１階調再現領域より広くする、
印刷方法。 A printing method capable of forming a plurality of dots having different sizes including a first dot and a second dot on a print medium using ink,
A first print mode first gradation reproduction region that uses the first dot and does not use the second dot;
A first print mode second gradation reproduction region using the first dot and the second dot;
A first print mode having a plurality of gradation reproduction regions including:
A second print mode first gradation reproduction region that uses the first dot and does not use the second dot;
A second print mode second gradation reproduction region using the first dot and the second dot;
And a second printing mode having a plurality of gradation reproduction areas including the step of performing printing,
In the step of performing the printing,
The first dot is smaller than the second dot,
The printing speed of the first printing mode is slower than the printing speed of the second printing mode,
The first print mode first gradation reproduction region is wider than the second print mode first gradation reproduction region;
Printing method.
前記第１ドットを用い、前記第２ドットを用いない第１印刷モード第１階調再現領域と、
前記第１ドットと、前記第２ドットと、を用いる第１印刷モード第２階調再現領域と、
を含む複数の階調再現領域を有する第１印刷モードと、
前記第１ドットを用い、前記第２ドットを用いない第２印刷モード第１階調再現領域と、
前記第１ドットと、前記第２ドットとを用いる第２印刷モード第２階調再現領域と、
を含む複数の階調再現領域を有する第２印刷モードと、により印刷を行う印刷機能と、
前記第１ドットを、前記第２ドットよりも小さくする機能と、
前記第１印刷モードの印刷速度を、前記第２印刷モードの印刷速度よりも遅くする機能と、
前記第１印刷モード第１階調再現領域を、前記第２印刷モード第１階調再現領域より広くする機能と、をコンピューターに実現させるコンピュータープログラム。 A computer program for forming a plurality of dots having different sizes including a first dot and a second dot on a print medium using ink,
A first print mode first gradation reproduction region that uses the first dot and does not use the second dot;
A first print mode second gradation reproduction region using the first dot and the second dot;
A first print mode having a plurality of gradation reproduction regions including:
A second print mode first gradation reproduction region that uses the first dot and does not use the second dot;
A second print mode second gradation reproduction region using the first dot and the second dot;
A second print mode having a plurality of gradation reproduction regions including a print function for performing printing,
A function of making the first dot smaller than the second dot;
A function of making the printing speed of the first printing mode slower than the printing speed of the second printing mode;
A computer program for causing a computer to realize a function of making the first gradation reproduction area of the first printing mode wider than the first gradation reproduction area of the second printing mode.
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